一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法

文档序号:24811676发布日期:2021-04-27 12:55阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)拉伸实验计算总塑性应变能;(2)不同应变幅下疲劳实验,记录应力

应变值;(3)根据应力

应变关系判断是否满足masing特性;(4)根据滞弹性修正塑性应变能;(5)寿命预测。2.根据权利要求1所述的一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,所述步骤(1)具体包括:(11)将材料进行单向拉伸实验,记录应力

应变数据;(12)对应力

应变数据进行修正;(13)根据步骤(11)、(12)测得的数据作图;(14)根据图像计算总塑性应变能。3.根据权利要求2所述的一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,所述步骤(11)在应变率为1
×
10
‑2s
‑1‑3×
10
‑2s
‑1的条件下进行单向拉伸实验。4.根据权利要求2所述的一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,所述步骤(12)中用如下公式进行修正:应变修正公式为应力修正公式为σ=s(s+1),其中修正前的应变和应力分别为e和s,修正后的应变和应力分别为ε和σ,l0为拉伸前的试件长度,l为拉伸后的试件长度。5.根据权利要求2所述的一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,所述步骤(14)中用如下公式计算总塑性应变能:屈服点前:用计算,其中w
p1
为屈服点前的塑性应变能,δε和δσ为塑性应变范围和塑性应力范围;屈服点后:(i)用σ=aε4+bε3+cε2+dε+e进行数据拟合,其中a、b、c、d和e为常数;(ii)用计算非弹性阶段的塑性应变能,其中w
p2
为屈服点后的塑性应变能,ε1和ε2分别为非弹性阶段起始应变和断裂应变;(iii)用w
p
=w
p1
+w
p2
计算单向拉伸的总塑性应变能,其中w
p
为总塑性应变能。6.根据权利要求1所述的一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,所述步骤(3)具体包括:(31)对步骤(2)测得的数据拟合并绘制应力

应变曲线;(32)将应力

应变曲线平移,使得压缩曲线尖点重合,对比拉伸曲线部分,若重合,则满足masing特性,否则不满足。7.根据权利要求6所述的一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其
特征在于,所述步骤(31)中用如下公式对数据进行拟合:其中ε
e
为弹性应变,ε
p
为塑性应变,n为循环应变硬化指数,k为循环强度系数,e为弹性模量。8.根据权利要求1所述的一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,所述步骤(4)在加载正弦波应力的条件下:假设应变落后于应力的相位为则应力为:σ=σ0sinωt,应变为:滞回能为:其中δw为滞回能,ε0和σ0分别为应变幅和应力幅;应力变化一周做的总功为:求得9.根据权利要求1所述的一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,所述步骤(4)中修正后的应力

应变曲线相当于原曲线水平向右平移则修正后的塑性应变能用如下公式计算:满足masing特性:不满足masing特性:其中δσ
*
为循环应力

应变曲线偏离理想masing特性的量,表示为:10.根据权利要求1所述的一种基于修正塑性应变能的金属材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,所述步骤(5)中用如下公式预测疲劳寿命:w
a
=w
p
·
n
f

1/β
,其中w
a
为单循环周次塑性应变能,β为疲劳损伤转化指数,n
f
为疲劳寿命。
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