本发明涉及一种基于多因素融合修正的结构件剩余强度评估方法。
背景技术：
随着社会的进步，大量设备都朝着大型化的方向发展。在这样的背景前提下，微小的损伤就会造成巨大的损失，因此对设备或构件的剩余强度进行预测评估以掌握其实时损伤状态是必要且紧迫的。对大型构件剩余强度造成影响的因素很多，通常包括：结构因素、应力比、平均应力、载荷类型、制造加工因素等。对构件剩余强度进行预测的研究很多，但多集中在通过单一因素的修正来提高剩余强度预测结果的精度，以实现构件运行状态的精确评估，所以考虑因素过少且不能实现多因素条件下的同时修正所造成的预测精度较低是目前这一研究领域存在的共性问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是现有的剩余强度预测方法考虑因素单一，预测精度低。
本发明的具体技术方案如下，一种基于多因素融合修正的结构件剩余强度评估方法，包括以下步骤：
S1、使用有限元软件对待测结构件进行有限元分析，获得待测结构件的最易断裂位置、待测结构件的最大应力值σmax和最大应力位置附近的应力状态分布；
S2、对待测结构件进行疲劳试验，获得在最大应力值σmax下的疲劳寿命Nf；
S3、测量待测结构件的最易断裂位置在实际工况下的实时应力值σcc；
S4、获得应力集中修正系数
S5、计算待测结构件的尺寸修正参数其中f1(l)为待测结构件的应力分布函数，f2(l)为材料式样的应力分布函数，L为积分路径上的最大点距；
S6、根据待测结构件的工艺类型、待测结构件的表面强度和应力集中修正系数Kt，查表获得待测结构件的表面质量修正参数β；
S7、计算待测结构件的实时剩余强度：
其中Kt为应力集中修正参数，σmax为最大应力值，σcc为易断裂位置的实时应力值，Nf为疲劳寿命，n为结构件实时工作总时间，ε为尺寸修正参数，β为表面质量修正参数，m为待测结构件材料的疲劳参数。
进一步，步骤S5中的应力分布函数用结构件的沿最大应力横截面选取的积分路径上的点与最大应力位置之间的距离l来表示：f(li)＝A1+A2li+A3li2+A4li3，其中f(li)为点i的应力值，l为点i与最大应力位置之间的距离，A1,A2,A3,A4为应力分布函数系数，该系数可使用Matlab软件对应力状态分布进行数据拟合获得。
本发明的有益效果：本发明将结构件的疲劳寿命、应力集中、应力分布情况、制造工艺、表面强度等能够对结构件损伤状态造成影响的因素全部考虑在内，有效地解决现有技术存在的考虑因素单一的问题，评估结果精度得到大幅度提高。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种基于多因素融合修正的结构件剩余强度评估方法，包括以下步骤：
S1.确定待测结构件的最易断裂位置、最大应力值和最大应力位置附近的应力状态分布，具体为：运用pro-e软件建立待测结构件的三维模型，并将建立的三维模型导入ANSYS有限元分析软件中，按四面体网格对该三维模型进行网格划分，在待测结构件的固定联接位置施加固定约束设置，并按照经验工况载荷对模型施加载荷，待上述有限元分析前处理完毕后，对其应力强度进行分析，获取待测结构件的最易断裂位置和待测结构件的最大应力值σmax，以及最大应力位置附近的应力状态分布，即每点的应力值与该点到最大应力位置的距离之间的关系。
S2.对待测结构件施加外力使待测结构件的应力大小为σmax，在上述条件下进行疲劳试验，获得待测结构件在最大应力值下的疲劳寿命Nf。
S3.在待测结构件的最易断裂位置布置应力采集传感器，测量实际工况下最易断裂位置的实时应力值σcc。
S4.计算应力集中修正系数Kt，将应力集中对构件剩余强度的影响量化：
S5.本发明中应力分布函数使用结构件的沿最大应力横截面选取的积分路径上的点与最大应力位置之间的距离l来表示，即
f(li)＝A1+A2li+A3li2+A4li3 (2)
式中f(li)为点i的应力值，l为点i与最大应力位置之间的距离，A1,A2,A3,A4为应力分布函数系数，可使用Matlab软件对应力状态分布进行数据拟合获得。
先使用Matlab软件对步骤S1获得的待测结构件的最大应力位置附近的应力状态分布进行数据拟合，获取待测结构件的应力分布函数f1(l)，同时运用ANSYS软件参照ASTM E-8标准对标准中的规定尺寸的材料试样进行有限元分析得到材料式样的应力状态分布，然后运用Matlab软件对应力状态分布进行数据拟合，获取上述材料式样的应力分布函数f2(l)，计算待测结构件的尺寸修正参数：
其中L为积分路径上的最大点距。
S6.根据待测结构件的制造工艺卡片确定待测结构件的主要工艺类型，测量待测结构件的表面强度，根据步骤S4计算得到的应力集中修正系数Kt，查询表1获得待测结构件对应的表面质量修正参数β，其中表1为现有的查询表。
表1常见处理方式所对应的表面质量修正参数
S7.计算待测结构件的实时剩余强度：
其中Kt为应力集中修正参数，σmax为最大应力值，σcc为易断裂位置的实时应力值，Nf为疲劳寿命，n为结构件实时工作总时间，ε为尺寸修正参数，β为表面质量修正参数，m为待测结构件材料的疲劳参数，该参数可通过对材料进行疲劳试验获得。