[发明专利]一种基于多因素融合修正的结构件剩余强度评估方法

说明书

本发明提供了一种基于多因素融合修正的结构件剩余强度评估方法，包括：使用有限元软件对待测结构件进行有限元分析，获得待测结构件的最易断裂位置、最大应力值和最大应力位置附近的应力状态分布；对待测结构件进行疲劳试验，获得在最大应力值下的疲劳寿命；测量待测结构件的最易断裂位置在实际工况下的实时应力值；获得应力集中修正系数；计算待测结构件的尺寸修正参数；获得待测结构件的表面质量修正参数；最后计算待测结构件的剩余强度。本发明将结构件的疲劳寿命、应力集中、应力分布情况、制造工艺、表面强度等能够对结构件损伤状态造成影响的因素全部考虑在内，有效地解决现有技术存在的考虑因素单一的问题，评估结果精度得到大幅度提高。

技术领域

本发明涉及一种基于多因素融合修正的结构件剩余强度评估方法。

背景技术

随着社会的进步，大量设备都朝着大型化的方向发展。在这样的背景前提下，微小的损伤就会造成巨大的损失，因此对设备或构件的剩余强度进行预测评估以掌握其实时损伤状态是必要且紧迫的。对大型构件剩余强度造成影响的因素很多，通常包括：结构因素、应力比、平均应力、载荷类型、制造加工因素等。对构件剩余强度进行预测的研究很多，但多集中在通过单一因素的修正来提高剩余强度预测结果的精度，以实现构件运行状态的精确评估，所以考虑因素过少且不能实现多因素条件下的同时修正所造成的预测精度较低是目前这一研究领域存在的共性问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的剩余强度预测方法考虑因素单一，预测精度低。

本发明的具体技术方案如下，一种基于多因素融合修正的结构件剩余强度评估方法，包括以下步骤：

S1、使用有限元软件对待测结构件进行有限元分析，获得待测结构件的最易断裂位置、待测结构件的最大应力值σ_max和最大应力位置附近的应力状态分布；

S2、对待测结构件进行疲劳试验，获得在最大应力值σ_max下的疲劳寿命N_f；

S3、测量待测结构件的最易断裂位置在实际工况下的实时应力值σ_cc；

S4、获得应力集中修正系数

S5、计算待测结构件的尺寸修正参数其中f₁(l)为待测结构件的应力分布函数，f₂(l)为材料式样的应力分布函数，L为积分路径上的最大点距；

S6、根据待测结构件的工艺类型、待测结构件的表面强度和应力集中修正系数K_t，查表获得待测结构件的表面质量修正参数β；

S7、计算待测结构件的实时剩余强度：

其中K_t为应力集中修正参数，σ_max为最大应力值，σ_cc为易断裂位置的实时应力值，N_f为疲劳寿命，n为结构件实时工作总时间，ε为尺寸修正参数，β为表面质量修正参数，m为待测结构件材料的疲劳参数。

进一步，步骤S5中的应力分布函数用结构件的沿最大应力横截面选取的积分路径上的点与最大应力位置之间的距离l来表示：f(l_i)＝A₁+A₂l_i+A₃l_i²+A₄l_i³，其中f(l_i)为点i的应力值，l为点i与最大应力位置之间的距离，A₁,A₂,A₃,A₄为应力分布函数系数，该系数可使用Matlab软件对应力状态分布进行数据拟合获得。