[发明专利]基于Chaboche本构和Lemaitre损伤模型的高温多轴低周疲劳寿命预测方法

说明书

本发明提供了一种基于临界面理论，考虑损伤演化的高温多轴低周疲劳寿命预测方法。包括以下步骤：步骤1）构建含损多轴非比例加载下的Chaboche本构模型；步骤2）根据单轴疲劳数据获取模型基本参数，并基于遗传算法优化参数；步骤3）基于临界面法，根据非比例多轴疲劳数据确定临界面，得到模型非比例度参数，描述材料的非比例强化现象；步骤4）引入Lemaitre损伤演化方程，得到描述材料损伤的本构方程；步骤5）基于临界面法，构造损伤疲劳等效参数，构建多轴疲劳非线性损伤累积模型，得到寿命预测模型，估算多轴疲劳寿命。本发明提出的方法对不同温度下金属材料的寿命估算取得较好的预测结果。

技术领域

本发明涉及金属多轴低周疲劳强度领域，具体涉及高温条件下考虑损伤的多轴非比例加载下的本构模型建立和疲劳寿命预测。

背景技术

航空发动机热端部件在实际工作中往往承受着机械载荷和热载荷的叠加作用，同时为了适应不同的飞行任务需求，载荷叠加的形式也十分复杂；热端部件为了达到散热、防止应力集中、工艺等方面的要求，设计形状较为复杂(如热端部件包括小孔、凹槽、凸台等)，即使受到单一载荷的作用，局部应力应变状态也十分复杂，疲劳研究领域也从单轴疲劳扩展到了多轴疲劳，特别是高温多轴疲劳的研究。材料在高温下力学性能下降，疲劳寿命显著降低。因此，开展高温多轴本构方程和考虑损伤力学的多轴疲劳寿命预测的研究具有重要的研究价值。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对高温多轴疲劳强度设计的要求，提出一种高温下金属多轴低周疲劳寿命预测方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于Chaboche本构和Lemaitre损伤模型的高温多轴低周疲劳寿命预测方法，包括以下步骤：

步骤1)构建含损多轴非比例加载下的Chaboche本构模型；

步骤2)根据单轴疲劳数据获取模型基本参数，并基于遗传算法优化参数；

步骤3)基于临界面法，根据非比例多轴疲劳数据确定临界面，得到描述材料的非比例强化现象的非比例度参数；

步骤4)引入Lemaitre损伤演化方程，得到描述材料损伤的本构方程；

步骤5)基于临界面法，构造损伤疲劳等效参数和构建多轴疲劳非线性损伤累积模型，得到寿命预测模型，估算多轴疲劳寿命。

所述步骤1)的具体步骤如下：

步骤1.1)，多轴非比例加载过程存在附加强化效应，同时考虑材料损伤，构建含损多轴Chaboche本构模型：