[发明专利]一种基于低周疲劳的选材方法

说明书

本发明涉及一种基于低周疲劳的选材方法，属于低周疲劳领域。本发明具体为一种基于低周疲劳的选材方法，根据低周疲劳中总应变幅和疲劳次数呈线性关系，总应变幅与材料杨氏模量呈近似线性关系，通过迭代计算，快速确定满足设计疲劳次数的材料的杨氏模量，并根据杨氏模量寻找相应的材料。本发明针对通常需要对材料进行疲劳实验确定疲劳曲线，疲劳实验耗时长，不能快速的选择材料的问题，能够以较短的时间、较低的成本，根据设计疲劳次数选取适当的材料。

技术领域

本发明涉及一种基于低周疲劳的选材方法，属于低周疲劳领域。

背景技术

实际工程中很多零件在全寿命期间，只受到有限次的变动载荷，如：燃气轮及发动机，高压容器，飞机起落架等，因此低周疲劳零件的材料选择具有重要的现实意义。一般现阶段低周疲劳的材料选择方式为,根据疲劳曲线选定材料，通过实际疲劳测试确定。这些方式，通常需要对材料进行疲劳实验确定疲劳曲线，疲劳实验耗时长，不能快速的选择材料，同时试制零件使得选材的成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于低周疲劳的选材方法，能够以较短的时间、较低的成本，根据设计疲劳次数选取适当的材料。

本发明按以下技术方案实现：一种基于低周疲劳的选材方法，根据低周疲劳中总应变幅和疲劳次数呈线性关系，总应变幅与材料杨氏模量呈近似线性关系，通过迭代计算，快速确定满足设计疲劳次数的材料的杨氏模量，并根据杨氏模量寻找相应的材料,具体步骤为：

步骤1，假定杨氏模量E₁；

步骤2，根据零件模型建立有限元模型；

步骤3，根据零件所处实际工况，通过有限元分析，得到杨氏模量为E₁时的疲劳次数N₁；

步骤4，将设计疲劳次数N和N₁带入n＝N/N₁，得到比例系数n；

步骤5，将E₁和n带入E₂＝n*E₁，得到修正后的杨氏模量E₂；

步骤6，通过有限元计算杨氏模量为E₂时零件的疲劳次数N₂；

步骤7，将N和N₂带入n₂＝N/N₂，得到比例系数n₂，计算N与N₂的疲劳次数误差α；步骤8，若满足|α|≤5％，则该零件设计疲劳次数的材料的杨氏模量为E₂；若不满足|α|≤5％，重新赋值n＝n₂，E₁＝E₂，并重新进行步骤5至步骤7，重复循环至|α|≤5％为止。

进一步地,所述的疲劳次数误差α的计算方法为:

在低周疲劳中总应变幅由塑性应变幅ε_ap，弹性应变幅ε_ae组成，根据Manson-Coffin公式ε_at＝ε_ae+ε_ap，在低周疲劳中ε_at与疲劳次数N成线性关系，因为弹性应变幅ε_ae与杨氏模量E成线性关系，塑性应变幅ε_ap与杨氏模量E成近似线性关系，所以总应变幅ε_at与杨氏模量E成近似线性关系，

疲劳次数误差α的计算公式为：

式中：α为疲劳次数误差；

N为设计疲劳次数；

N₂为杨氏模量为E₂时零件的疲劳次数。