[发明专利]一种基于卸载能的低周疲劳寿命预测方法

说明书

本发明提供了一种基于卸载能的低周疲劳寿命预测方法，属于金属材料疲劳寿命预测领域。该方法包括以下步骤：步骤1、获取给定条件下的应变幅；步骤2、将给定条件下的应变幅代入事先建立好的待测金属材料的低周疲劳寿命预测模型，预测得到待测金属材料的低周疲劳寿命；所述事先建立好的待测金属材料的低周疲劳寿命预测模型为：式中，N_f为循环次数，ε为应变幅，A_SU、B_SU、A_TU和B_TU均为系数，通过拟合得到。该方法能够提供一种结构简单、准确性高的低周疲劳寿命预测模型。

技术领域

本发明涉及一种基于卸载能的低周疲劳寿命预测方法，属于金属材料疲劳寿命预测领域。

背景技术

工程材料疲劳寿命的预测对其设计及应用意义重大。金属材料作为重要的结构材料，其疲劳性能受多种因素影响，如晶粒尺寸、第二相、织构、温度、塑性应变幅、循环频率和外部环境等，金属材料疲劳性能的高分散性使金属材料的疲劳寿命预测更加困难。在现有的疲劳寿命预测方法中，能量法考虑到应力和应变对疲劳寿命的共同影响成为建立疲劳寿命预测模型的主流方法，但能量法建立的疲劳寿命预测模型太过复杂，目前仍缺乏简洁有效的低周疲劳寿命预测模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卸载能的低周疲劳寿命预测方法，能够提供一种结构简单、准确性高的低周疲劳寿命预测模型。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于卸载能的低周疲劳寿命预测方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、获取给定条件下的应变幅；

步骤2、将给定条件下的应变幅代入事先建立好的待测金属材料的低周疲劳寿命预测模型，预测得到待测金属材料的低周疲劳寿命；

所述事先建立好的待测金属材料的低周疲劳寿命预测模型为：式中，N_f为循环次数，ε为应变幅，A_SU、B_SU、A_TU和B_TU均为系数，通过拟合得到。

本发明的有益效果是：本发明的低周疲劳寿命预测模型结构简单，准确度较高，适用于低周疲劳寿命预测。

进一步地，在上述方法中，所述待测金属材料的低周疲劳寿命预测模型通过以下步骤建立：

对待测金属材料进行多次等应变幅下的低周疲劳实验，记录每次低周疲劳实验的循环次数及稳定滞回曲线；计算每次低周疲劳实验的单次稳定卸载能和总卸载能，所述单次稳定卸载能为每次低周疲劳实验的稳定滞回曲线在卸载阶段的载荷-位移积分结果，所述总卸载能等于每次低周疲劳实验的单次稳定卸载能×循环次数；

对待测金属材料所有低周疲劳实验的单次稳定卸载能与应变幅进行线性拟合，建立单次稳定卸载能与应变幅之间的关系式；

对待测金属材料所有低周疲劳实验的总卸载能与循环次数进行线性拟合，建立总卸载能与循环次数之间的关系式；

联立单次稳定卸载能与应变幅之间的关系式、总卸载能与循环次数之间的关系式以及总卸载能、单次稳定卸载能和循环次数之间的关系，得到待测金属材料的低周疲劳寿命预测模型。

这样做的有益效果是：基于卸载能建立待测金属材料的低周疲劳寿命预测模型，操作简单，利用较少的待测金属材料的疲劳性能数据即可获得该材料的低周疲劳寿命预测模型。

进一步地，在上述方法中，拟合得到的单次稳定卸载能与应变幅之间的关系式为：Q_SU＝A_SU+B_SUε，式中，Q_SU代表单次稳定卸载能，ε为应变幅，A_SU代表单次稳定卸载能与应变幅拟合直线的截距，B_SU代表单次稳定卸载能与应变幅拟合直线的斜率。