[发明专利]一种基于量子隧穿的材料多轴疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种基于量子隧穿的材料多轴疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤S1、测定材料的初始参数；

步骤S2、根据材料的初始参数和已知的三维动态法向荷载参数，确定所述三维动态法向荷载在材料内储存的最大势能E1；

步骤S3、根据材料的初始参数和已知的三维动态剪切荷载参数，确定三对动态剪切荷载在材料内储存的最大势能E2；

步骤S4、将三维动态法向荷载在材料内储存的最大势能和三对动态剪切荷载在材料内储存的最大势能进行叠加，得到三维复杂动态荷载在材料内存储的最大总势能值H；

步骤S5、根据三维复杂动态荷载作用下材料的疲劳破坏准则判断材料是否作用一次就疲劳破坏；若是则进入步骤S6；若否，则进入步骤S7；

步骤S6、结束计算，确定材料疲劳寿命为1次；

步骤S7、建立材料能量阈值的衰变演化方程，并根据演化方程计算三维复杂动态荷载作用后的材料能量阈值G_n′；

步骤S8、判断本次荷载将在材料内存储的最大总势能值H是否大于本次荷载作用前的材料能量阈值G_n′，若是，则发生疲劳破坏，确定材料疲劳寿命；若否，则进入步骤9；

步骤S9、计算动态荷载作用后的材料动态参数衰变值，并将该动态参数衰变值作为下一次动态荷载作用前的材料的初始参数；

步骤S10、重复步骤S2至步骤S9，直至得到疲劳损伤过程的全景图。

2.根据权利要求1所述的基于量子隧穿的材料多轴疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

步骤S21、根据材料的初始参数和已知的三维动态法向荷载参数建立材料的三维动态本构关系，其中x方向的本构关系为公式(1)：

其中，ρ为材料密度；

m_σ为介质阻力系数；

k_σ为弹性系数；

μ为泊松比；

t为动态法向荷载作用时间；

σ_x、σ_y和σ_z分别为x方向动态法向荷振幅、y方向动态法向荷振幅和z方向动态法向荷振幅；

θ_x、θ_y和θ_z分别为x方向初始相位角、y方向初始相位角和z方向初始相位角；

f为动态法向荷载的频率；

步骤S22、在假设微小单位正方体的原始棱长为1、体对角线的原始长度为的条件下，通过公式(2)确定体对角线的动态应变振幅l₀；

其中，L为材料微小单位正方体体对角线长度值，它是x、y和z三个方向长度平方和的开方值，为体对角线的计算相位角；

步骤S23、根据步骤S22计算出的体对角线的动态应变振幅l₀，通过公式(3)计算三维动态法向荷载在材料中储存的最大势能E1；