[发明专利]裂纹失效模式判定方法及基于该方法的疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种裂纹失效模式判定方法，其特征在于，包括：

S1、对试样的疲劳试验数据进行有限元分析，确定应力应变分布；

S2、根据步骤S1的应力应变分布，判断危险区域是否产生塑性应变，若产生塑性则为低周疲劳，执行步骤S3；否则结束；

S3、获取危险区域中产生塑性应变所在的危险单元的12个应力应变随时间变化的分量；

S4、将步骤S3获取的危险单元的12个应力应变随时间变化的分量作为输入，采用临界面法，确定最大剪应变幅及其所在的平面和最大法向应变幅及其垂直的平面；

S5、根据材料的单轴与扭转疲劳材料常数，确定应变损伤参量比；应变损伤参量比的具体公式为：

其中，τ′_f表示剪切疲劳强度系数，γ′_f表示剪切疲劳延性系数，σ′_f表示疲劳强度系数，ε′_f表示疲劳延性系数，G表示剪切模量，E表示材料的弹性模量，N_f表示疲劳寿命，b表示疲劳强度指数，c表示疲劳延性指数，b₀表示剪切疲劳强度指数，c₀表示剪切疲劳延性指数；

S6、若应变损伤参量比与最大法向应变幅之乘积大于最大剪应变幅，则裂纹失效模式为拉伸主导的失效；

若应变损伤参量比与最大法向应变幅之乘积小于或等于最大剪应变幅，则裂纹失效模式为剪切主导的失效。

2.一种基于权利要求1所述裂纹失效模式判定方法的低周疲劳寿命预测方法，其特征在于，当裂纹失效模式为拉伸主导的失效时，则临界面为最大法向应变幅垂直的平面，采用拉伸主导的失效模式下的寿命预测模型；

当裂纹失效模式为剪切主导的失效时，则临界面为最大剪应变平面，采用剪切主导的失效模式下的寿命预测模型。

3.根据权利要求2所述的裂纹失效模式判定方法的低周疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述拉伸主导的失效模式下的寿命预测模型具体为：

其中，K′表示循环强度系数，n′表示循环应变硬化指数，ε_con表示单轴拉压疲劳试验数据所拟合出的材料常数，ε_n,a表示临界面法向应变幅，σ′_f表示疲劳强度系数，E表示材料的弹性模量，N_f表示疲劳寿命，ε′_f表示疲劳延性系数，b表示疲劳强度指数，c表示疲劳延性指数。

4.根据权利要求2所述的裂纹失效模式判定方法的低周疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述剪切主导的失效模式下的寿命预测模型具体为：

其中，K′₀表示剪切循环强度系数，n′₀表示剪切应变硬化指数，γ_con表示纯扭转疲劳试验数据所拟合出的材料常数，γ_a表示最大剪应变幅，τ′_f表示剪切疲劳强度系数，γ′_f表示剪切疲劳延性系数，b₀表示剪切疲劳强度指数，c₀表示剪切疲劳延性指数，G表示剪切模量。