[发明专利]一种复杂载荷和环境下的构件寿命预测方法

权利要求书

1.一种复杂载荷和环境下的构件寿命预测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)通过有限元分析获得不同工况下关键构件的应力和温度特征；

(2)测试关键构件的实际应力和温度特征，并根据所得实际应力和温度特征对步骤(1)中的有限元分析结果进行验证和校对；

(3)将步骤(2)校对后的关键构件的应力和温度特征进行简化后，建立关键构件的服役载荷谱；

(4)确定关键构件上的关键部位，然后根据该关键部位的应力和温度特征，选择等温拉-拉、拉-压、三点弯曲、四点弯曲，热疲劳和热机疲劳中的一种或几种作为疲劳加载形式；

(5)根据关键部位的最大应力、几何形状、尺寸和表面状态，结合疲劳试验机最大载荷，制备等比例或缩放比例的简化构件以及与简化构件相对应的夹具工装，该简化构件能够反映关键部位的服役工况；

(6)结合步骤(3)中确定的服役载荷谱，按照步骤(4)中选择的疲劳加载形式，在疲劳试验机上测试简化构件的疲劳性能，进而计算服役构件的疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的复杂载荷和环境下的构件寿命预测方法，其特征在于：步骤(1)中，所述关键构件的确定过程为：通过失效分析、有限元方法分析和/或文献调研的结果，确定承受应力或应变最大的构件，该构件称之为关键构件。

3.根据权利要求1所述的复杂载荷和环境下的构件寿命预测方法，其特征在于：步骤(2)中，所述验证和校对过程中应选择应变和温度的边界值进行校对。

4.根据权利要求1所述的复杂载荷和环境下的构件寿命预测方法，其特征在于：步骤(4)中，所述关键构件上的关键部位是指：在关键构件中，该关键部位的应力状态和表面状态都与服役构件一致，且并该关键部位能代表所述关键构件的服役工况。

5.根据权利要求1所述的复杂载荷和环境下的构件寿命预测方法，其特征在于：所述步骤(6)具体采用以下两种方式进行：

第一种方式为：结合关键构件具体服役工况，通过有限元计算出服役构件在不同工况的载荷谱，再从中选择损伤最严重的工况载荷谱作为待测构件的加载应力幅，对测试构件进行应变控制的热机疲劳加载，至少测试三个样品，获得构件的疲劳寿命；

第二种方式为：对步骤(3)中简化后所得服役载荷谱进一步分为单独的启停和额定功率两个过程，两个过程分别按照载荷谱进行热机械疲劳和高温高周疲劳实验，通过线性累积方法计算出构件的疲劳寿命。