本发明提供一种测定疲劳性能的小子样数据方法,属于测试技术领域。
背景技术:
疲劳S-N曲线是材料和结构的关键性能指标,也是疲劳寿命评定的前提条件之一。由于疲劳损伤的分散性,常常需要进行大量的疲劳试验,获取大子样疲劳性能试验数据,从而推断其统计特性,因此,试验消耗与成本巨大。而在工程实际中,由于条件限制,有时仅能提供少数几件试样进行疲劳试验测试,同时,为节省试样成本和时间,本发明提出一种测定疲劳性能的小子样数据方法,只需要进行少量试样的疲劳性能试验,就能测定满足工程使用要求的疲劳性能可靠性S-N曲线,该方法具有简便、实用、成本低等优点,本发明具有重要的学术意义和工程应用价值。
技术实现要素:
1、目的:本发明的目的是提供一种测定疲劳性能的小子样数据方法,该方法具有简便、实用、成本低等优点。
2、技术方案:本发明提供一种测定疲劳性能的小子样数据方法,该方法具体步骤如下:
步骤一、输入疲劳性能试验数据
输入不同疲劳应力水平下的疲劳寿命试验的小子样数据(Si,Ni)(i=1,2,…,n),其中Si为疲劳应力水平,Ni为疲劳寿命。
步骤二、疲劳性能S-N曲线参数估计
疲劳性能S-N曲线表达式为
式中,S∞、α、A均为材料常数。
由步骤一中的疲劳性能试验数据,采用线性回归方法,估计公式(1)的材料常数α、A、S∞,即
式中,σ为疲劳性能试验数据的子样标准差。
由式(2)至式(4)可以看出,待定常数α、A、σ均为参数S∞的函数,通过求解方程(5),获得参数S∞,再将S∞的解代入式(2)至式(4)中,即可得到参数α、A、σ。
步骤三、疲劳性能S-N曲线的可靠性评估
根据正态分布理论和t分布理论,基于步骤二中参数α、A、S∞、σ的估计值,对疲劳性能S-N曲线进行可靠性评估,获得考虑可靠度和置信度的疲劳S-N曲线表达式
式中,Np为考虑可靠度的疲劳寿命、Npγ为考虑可靠度和置信度的疲劳寿命,p为可靠度,γ为置信度,为标准差修正系数,up、tγ分别为标准正态分布和t分布的分位点。
3、优点及功效:本发明提供一种测定疲劳性能的小子样数据方法,其特点是简便、实用、成本低。只需要进行少量试样的单点试验,就能获得测定工程使用要求的疲劳性能可靠性S-N曲线,无需进行成组疲劳性能试验,大大节省了试样数量和试验时间。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程框图。
图中符号说明如下:
Si为疲劳应力水平,Ni为疲劳寿命。
具体实施方式
图1为本发明所述方法的流程框图,具体实施方式如下:
步骤一、输入疲劳性能试验数据
输入不同疲劳应力水平下的疲劳寿命试验的小子样数据(Si,Ni)(i=1,2,…,n),其中Si为疲劳应力水平,Ni为疲劳寿命。
步骤二、疲劳性能S-N曲线参数估计
疲劳性能S-N曲线表达式为
式中,S∞、α、A均为材料常数。
由步骤一中的疲劳性能试验数据,采用线性回归方法,估计公式(1)的材料常数α、A、S∞,即
式中,σ为疲劳性能试验数据的子样标准差。
由式(2)至式(4)可以看出,待定常数α、A、σ均为参数S∞的函数,通过求解方程(5),获得参数S∞,再将S∞的解代入式(2)至式(4)中,即可得到参数α、A、σ。
步骤三、疲劳性能S-N曲线的可靠性评估
根据正态分布理论和t分布理论,基于步骤二中参数α、A、S∞、σ的估计值,对疲劳性能S-N曲线进行可靠性评估,获得考虑可靠度和置信度的疲劳S-N曲线表达式
式中,Np为考虑可靠度的疲劳寿命、Npγ为考虑可靠度和置信度的疲劳寿命,p为可靠度,γ为置信度,为标准差修正系数,up、tγ分别为标准正态分布和t分布的分位点。