一种疲劳短裂纹扩展速率预测模型的确定方法及装置与流程

技术特征：
1.一种疲劳短裂纹扩展速率预测模型的确定方法，其特征在于，所述方法包括：对材料进行不同应力范围条件下疲劳短裂纹扩展实验，记录实验数据；根据实验数据计算有效应力强度因子δk
eff
和疲劳短裂纹扩展速率da/dn；计算微观结构短裂纹长度对应的有效应力强度因子δk
eff
‑
msc
；基于δk
eff
和δk
eff
‑
msc
确定第一预测疲劳断裂纹速度模型；确定第一预测疲劳断裂纹速度模型中的拟合常数，带入所述第一预测疲劳断裂纹速度模型中。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据实验数据计算有效应力强度因子δk
eff
，具体包括：根据实验数据计算应力强度因子δk；其中δk为应力强度因子范围，y为形状因子需按照实际试样所对应标准进行计算，δσ为应力，a为表面裂纹长度；根据所述应力强度因子计算有效应力强度因子δk
eff
；其中δk
eff
为有效应力强度因子范围，σ
op
为裂纹张开应力，σ
max
为最大应力，r为应力比。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据实验数据计算疲劳短裂纹扩展速率da/dn，具体包括：其中，δn为循环次数增加数值，δa为表面裂纹增加长度，a
i 1
为循环次数为n
i 1
时表面裂纹长度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算微观结构短裂纹长度对应的有效应力强度因子δk
eff
‑
msc
，具体包括：根据应力δσ和微观结构短裂纹长度计算微观结构短裂纹长度a
msc
所对应的应力强度因子δk
msc
；根据δk
msc
微观结构短裂纹长度a
msc
对应的有效应力强度因子δk
eff
‑
msc
。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，微观结构短裂纹长度a
msc
的长度是通过da/dn
‑
a趋势图定义的，a
msc
为裂纹扩展速率递减与增加的临界点，δk
msc
为a
msc
对应的应力强度因子，y为形状因子需按照实际试样所对应标准进行计算，δσ为应力。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，δk
eff
‑
msc
为微观结构短裂纹长度a
msc
对应的有效应力强度因子范围，σ
op
为裂纹张开应力，σ
max
为最大应力，r为应力比。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于δk
eff
和δk
eff
‑
msc
确定第一预测疲劳断裂纹速度模型，具体包括：基于δk
eff
和δk
eff
‑
msc
，计算不同δσ下疲劳短裂纹扩展速率：da/dn＝c|δk
eff
‑
δk
eff
‑
msc
|
m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)其中c和m为拟合常数，其大小随δσ数值大小增加而增加。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定第一预测疲劳断裂纹速度模型中的拟合常数，具体包括：将获得的不同δσ下da/dn
‑
δk
eff
数据在双对数坐标系中绘图，并对其按照公式(6)进行非线性曲线拟合，获得不同δσ下对应的拟合常数c、m，后分别在双对数坐标系中绘制c
‑
δσ和m
‑
δσ并对其线性拟合，得到公式(7)和(8)：c＝10
a
(δσ)
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)m＝10
x
(δσ)
y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)其中a，b和x，y分别为拟合常数。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用公式(7)和(8)通过线性外推法分别获得σ0条件下所对应的拟合常数c
σ0
和m
σ0
，最终确定公式(9)为描述材料不同应力范围条件下疲劳短裂纹v形扩展速率模型：其中，应力归一化系数β为δσ/σ0；σ0为流变应力，取材料屈服强度与抗拉强度之和的平均值。10.一种疲劳短裂纹扩展速率预测模型的确定装置，其特征在于，所述装置包括：应力实验模块，用于对材料进行不同应力范围条件下疲劳短裂纹扩展实验，记录实验数据；第一计算模块，用于根据实验数据计算有效应力强度因子δk
eff
和疲劳短裂纹扩展速率da/dn；第二计算模块，用于计算微观结构短裂纹长度对应的有效应力强度因子δk
eff
‑
msc
；模型确定模块，用于基于δk
eff
和δk
eff
‑
msc
确定第一预测疲劳断裂纹速度模型；常数确定模块，用于确定第一预测疲劳断裂纹速度模型中的拟合常数，带入所述第一预测疲劳断裂纹速度模型中。

技术总结
本说明书实施例公开了一种疲劳短裂纹扩展速率预测模型的确定方法及装置。方案包括：对材料进行不同应力范围条件下疲劳短裂纹扩展实验，记录实验数据；根据实验数据计算有效应力强度因子ΔK


技术研发人员：韩永典 苏沫林 赵雷 徐连勇 郝康达
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2021.08.04
技术公布日：2021/11/4