[发明专利]一种考虑缺陷尺寸效应的复合材料缺陷容限性能表征方法

摘要

一种考虑缺陷尺寸效应的复合材料缺陷容限性能表征方法，该方法有3个步骤：步骤一、建立考虑缺陷尺寸效应的疲劳剩余强度曲面模型；步骤二、确定疲劳剩余强度曲面模型参数；步骤三、建立考虑缺陷尺寸效应的疲劳剩余强度概率模型。本发明简单实用，可用于定量表征含有不同缺陷尺寸的复合材料缺陷容限性能，为复合材料结构剩余寿命评估提供技术支持，具有重要的工程应用价值和学术意义。

主权项

1.一种考虑缺陷尺寸效应的复合材料缺陷容限性能表征方法，该方法具体步骤如下：步骤一、建立考虑缺陷尺寸效应的疲劳剩余强度曲面模型单一缺陷尺寸下的疲劳剩余强度性能表示为n＝C(s‑S0)p[R0‑R(n)]q                          (1)式中，s为疲劳应力；R(n)为剩余强度；n为疲劳加载循环次数；S0为疲劳极限，由试验数据拟合得到；R0为初始剩余强度；C、p和q为材料常数；缺陷尺寸对复合材料的疲劳剩余强度性能有显著影响，复合材料疲劳极限S0、初始剩余强度R0以及分散性σ会随着缺陷尺寸的增大而降低，它们的之间关系能表示为式中，d为缺陷尺寸；α₁、β₁、α₂、β₂、α₃和β₃为待定参数；由式(2)至式(4)看出：和σ₀分别为无缺陷复合材料的疲劳极限、初始剩余强度和子样标准差；将式(2)至式(4)代入式(1)，得到考虑缺陷尺寸效应的疲劳剩余强度模型：步骤二、确定疲劳剩余强度曲面模型参数根据定量方程随机化方法，对第i个缺陷尺寸di下的复合材料疲劳剩余强度性能试验数据进行拟合，得到式(1)中的待定常数Ci、pi和qi；再对估计的待定常数Ci、pi和qi进行归一化处理，获得适合任一缺陷尺寸的模型常数C、p和q，即将归一化的模型常数C、p和q代入式(1)，再对第i个缺陷尺寸di下的复合材料疲劳剩余强度性能试验数据进行拟合，得到式(1)中的待定常数(S0)i、(R0)i和子样标准差σi：式中，nij、sij和Rij为试验数据，li为子样大小；对式(2)取对数，采用线性回归方法，得到待定常数α1和β1：式中，同理，确定式(3)和式(4)中的待定常数α2、β2、α3和β3；步骤三、建立考虑缺陷尺寸效应的疲劳剩余强度概率曲面模型由于疲劳寿命通常服从对数正态分布，即式中，U为服从正态分布N[0,σ2]的随机变量；将子样标准差σ(即式(4))代入式(13)，并进行变换，得到指定可靠度P和置信度γ下，考虑缺陷尺寸效应的疲劳剩余强度概率曲面模型：式中，为标准差修正系数，u_p为标准正态偏量，t_γ为t‑分布偏量。