[发明专利]考虑多应力比的全寿命与剩余寿命预测方法、系统及应用

权利要求书

1.一种考虑多应力比的全寿命与剩余寿命预测方法，其特征在于，所述考虑多应力比的全寿命与剩余寿命预测方法包括：

根据Remberg–Osgood弹塑性应力-应变关系，考虑应力比变化时由于弹性应变和塑性应变同时存在导致的损伤累积过程的变化，提出弹性应变加权因子和塑性应变加权因子分别考虑弹性和塑性应变效应下的损伤累积；

建立基于损伤的考虑多应力比的全寿命预测模型；

并将全寿命预测模型引入裂纹的稳定扩展阶段，对Walker模型进行修正，描述模型参数随应力比的变化规律，建立考虑多应力比的剩余寿命模型，并最终建立考虑多应力比的全寿命与剩余寿命的预测方程统一表达式。

2.如权利要求1所述的考虑多应力比的全寿命与剩余寿命预测方法，其特征在于，所述考虑多应力比的全寿命与剩余寿命预测方法由材料的循环应力-应变特性及Remberg–Osgood弹塑性应力-应变关系可知，循环载荷作用下，材料的应变可表示为弹性应变与塑性应变之和，且应力幅及应变幅同样满足该关系，表达式如下：

式中，ε_e为弹性应变，ε_p为塑性应变，K'为循环强度系数，n'为循环应变硬化指数，弹性范围内，以应力幅表征疲劳寿命；塑性范围内，以应变幅表征疲劳寿命，寿命方程如下：

σ_a＝σ'_f(2N_f)^b；

ε_a＝ε'_f(2N_f)^c；

式中，σ'_f为疲劳强度系数，b为疲劳强度指数，ε'_f为疲劳延性系数，c为疲劳延性指数；

那么，将式σ_a＝σ'_f(2N_f)^b、ε_a＝ε'_f(2N_f)^c分别代入式则有：

将式中的两个方程等式两边分别相乘，则有：

式中，σ_a0应力幅值临界点，N_t为应力–应变的过渡寿命，该式表征存在一个应力幅值临界点σ_a0，使应力寿命与应变寿命相等，因此，公式变形为如下形式：

式中，为材料的常量参数；

若仅考虑应力疲劳的情况，应力幅值临界点σ_a0和过渡寿命N_t满足关系：σ_a0^aN_t＝C，但公式同时考虑了应力疲劳与应变疲劳，将公式转换为如下形式：

σ_a0^aγN_t＝C'；

定义弹塑性疲劳因子γ如下：

3.如权利要求2所述的考虑多应力比的全寿命与剩余寿命预测方法，其特征在于，所述考虑多应力比的全寿命与剩余寿命预测方法弹性应变加权因子λ_e和塑性应变加权因子λ_p分别考虑弹性和塑性应变效应下的损伤累积，两个加权因子根据表达式计算：

式中，加权因子λ_e和λ_p分别代表总应变中弹性应变和塑性应变的比例，λ_e和λ_p的值均在0和1之间，将λ_e分配给疲劳强度指数，将λ_p分配给疲劳延性指数，得到考虑弹塑性应变加权效应的疲劳修正因子，其表达式如下：

局部塑性在损伤累积期间改变循环应力的大小，弹塑性因子γ'被引入到非线性损伤模型的应力项，以解释非对称加载循环中的局部塑性效应，建立非线性损伤模型的修正形式如下：

相应的损伤计算的修正公式为：

式通过引入γ'对模型应力项进行修正，考虑了多应力比加载时载荷变动产生的局部不可逆塑性变形及疲劳损伤累积速率的变化规律。