[发明专利]一种半椭圆表面裂纹疲劳扩展形状的预测方法

权利要求书

1.一种半椭圆表面裂纹疲劳扩展形状的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.设定：

(1)初始表面半椭圆形裂纹在疲劳扩展后形成新半椭圆形裂纹；

(2)初始表面半椭圆形裂纹的初始最深点A及初始表面点C处的扩展方向与裂纹前沿垂直，进而分别形成所述新半椭圆形裂纹的扩展后最深点A'及扩展后表面点C'；

S2.初始最深点A与所述初始表面半椭圆形裂纹的椭圆中心O的连线距离为初始短轴长度a_i；初始表面点C与所述初始表面半椭圆形裂纹的椭圆中心O的连线距离为初始长轴长度c_i；初始表面半椭圆形裂纹前缘形状由初始短轴长度a_i、初始长轴长度c_i确定；其中，i为大于0的自然数。

扩展后最深点A'与所述初始表面半椭圆形裂纹的椭圆中心O的连线距离为扩展后短轴长度a_i+1；扩展后表面点C'与所述初始表面半椭圆形裂纹的椭圆中心O的连线距离为扩展后长轴长度c_i+1；新半椭圆形裂纹前缘形状由扩展后短轴长度a_i+1、扩展后长轴长度c_i+1确定；

S3.计算初始最深点A及初始表面点C的应力强度因子幅ΔK_A与ΔK_C；

S4.已知扩展后最深点A'和初始短轴长度a_i，给定扩展后长轴长度c_i+1的初值，即获得假定扩展后表面点C₀',计算A′点与C₀'点的应力强度因子幅ΔK_A′及ΔK_C′；

S5.利用公式(2)，计算出初始表面点C的扩展量Δl_C：

其中，C_C、C_A、m_C、m_A分别为初始最深点A及初始表面点C处的材料特性相关的常数；

S6.根据步骤S4给定的扩展后长轴长度c_i+1的初值，可得初始表面点C处的假定扩展量Δl_C′：

Δl_C′＝c_i+1-c_i (3)

S7.将假定扩展量Δl_C′和扩展量Δl_C带入公式(4)进行迭代计算，直至误差Error满足精度要求；此时可认为该c_i+1为当A点扩展到A′时，C扩展至C′点，C′点为准确位置；

Error＝Δl_C′-Δl_C (4)。

2.根据权利要求1所述的半椭圆表面裂纹疲劳扩展形状的预测方法，其特征在于，将a_i+1、c_i+1作为新的初始裂纹的参数，重复S1～S7步，根据需要给定i值，即可得到表面裂纹形状扩展规律。