[发明专利]一种基于matlab编程的低周疲劳数据分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于matlab编程的低周疲劳数据分析方法。

背景技术

在交变载荷作用下，材料在远低于屈服强度的应力水平下就会发生疲劳破坏。80％以上的机械零部件的失效方式都是疲劳破坏。所以对需要承受交变载荷的材料，如转子钢、叶片、弹簧支撑等必须进行疲劳试验。材料低周疲劳性能评价和构件寿命预测都依赖于材料或构件的低周疲劳试验，因此材料低周疲劳试验试验量很大，试验结果分析处理过程中需要输入的试验数据量非常大。

传统的低周疲劳数据分析方法一般使用basic语言、C语言等，使用时需手动输入实验值，而微应变需要输入小数点后四位，而寿命值可能需要输入5位数字，因此，容易出现输入错误，影响试验分析结果，数据处理效率低；且传统编程方法所得到的图像不能进行二次编辑，处理过程的变量值不直观，拟合曲线数值不能直接导出。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有方法使用时需手动输入实验值，容易出现输入错误，影响试验分析结果，数据处理效率低；且得到的图像不能进行二次编辑，处理过程的变量值不直观，拟合曲线数值不能直接导出的问题，而提出一种基于matlab编程的低周疲劳数据分析方法。

一种基于matlab编程的低周疲劳数据分析方法具体过程为：

步骤一、根据低周疲劳试验过程中MTS试验机获得预测材料试验记录文件，对获得的预测材料试验记录文件中记录的应变量、疲劳寿命、最大应力、最小应力、弹性模量数据信息直接复制到matlab程序运行窗口里生成总数据矩阵Data；

总应变量为总数据矩阵Data的第一列Et；疲劳寿命为总数据矩阵Data的第二列Nf；最大应力为总数据矩阵Data的第三列max_stress；最小应力为总数据矩阵Data的第四列min_stress；弹性模量为总数据矩阵Data的第五列E；

步骤二、用弹性应变列矩阵Ee、塑性应变列矩阵Ep和应力均值列矩阵stress分别来储存弹性应变数组、塑性应变数组和应力均值数组，

其中stress＝(max_stress-min_stress)/2、Ee＝stress/E，Ep＝Et-Ee；2倍疲劳寿命列矩阵Nf2＝2*Nf；

对弹性应变列矩阵Ee、塑性应变列矩阵Ep、2倍疲劳寿命列矩阵Nf2和应力均值列矩阵stress中各个元素求以10为底的对数后的计算结果，分别储存在列矩阵Ee1、列矩阵Ep1、列矩阵Nf1和列矩阵stress1中；塑性应变就是总应变减去弹性应变；

步骤三、调用matlab中的内置polyfit函数，分别以列矩阵Nf1和Ee1为横坐标和纵坐标、列矩阵Nf1和Ep1为横坐标和纵坐标、Ep1和stress1为横坐标和纵坐标做3组线性拟合，将以列矩阵Nf1和Ee1为横坐标和纵坐标输出的参数转化为数值疲劳强度系数Dfe和疲劳强度指数b；将以列向量Nf1和Ep1为横坐标和纵坐标输出的参数转化为疲劳延性系数Ef和疲劳延性指数c；将以Ep1和stress1为横坐标和纵坐标输出的参数转化为循环强度系数K和循环应变硬化指数n；

步骤四、根据步骤三得到的疲劳强度系数Dfe、疲劳延性系数Ef和循环强度系数K，计算95％置信区间对应的疲劳强度系数Dfe、疲劳延性系数Ef、循环强度系数K的上下限数值；

疲劳强度系数Dfe的上下限数值为up_Dfe和down_Dfe；

疲劳延性系数Ef的上下限数值为up_Ef和down_Ef；

循环强度系数K的上下限数值为up_K和down_K；

步骤五、设置空的结果矩阵result，将步骤三和步骤四中得到的数值存入设置的空的结果矩阵result中并写入文件名为result的表格文件中；

步骤六、调用matlab中figure命令新建一个绘图窗口，设置图像中的字体、字号；

步骤七、绘制疲劳寿命-应变图像上的三条曲线；

步骤八、绘制疲劳寿命-应变图像上的散点；

步骤九、调用matlab中figure命令再新建一个绘图窗口，以列矩阵Ep和列矩阵stress分别为曲线上点的横坐标值和纵坐标值，调用plot函数绘制塑性应变-稳定循环应力曲线图。

本发明的有益效果为：