一种用于含缺陷结构的安全评估方法、系统及存储介质

本发明涉及结构服役安全评价领域，尤其涉及一种用于含缺陷结构的安全评估方法、一种用于含缺陷结构的安全评估系统以及一种计算机可读存储介质。

背景技术：

1、在金属结构的加工制造过程中，缺陷的引入是不可避免的。疲劳是材料(金属)承受循环应力或应变作用时，结构性能下降，并最终导致破坏的现象。然而，在长寿命服役的机械结构中，疲劳失效是最容易发生的失效形式之一，而缺陷对于疲劳载荷这类动载荷的影响十分明显，会显著降低机械结构的使用寿命，导致含缺陷的机械结构在正常的使用周期内发生失效。因此，准确评价含缺陷结构的寿命，对管理维护含缺陷结构具有重要的意义。

2、现有技术(例如，中国发明专利202310619112.4)中公开了一种针对含缺陷的焊接结构的疲劳寿命模型，根据电子束焊接接头缺陷分布规律的统计分析，结合murakami疲劳极限预测公式与疲劳裂纹扩展模型，实现对焊接接头的疲劳寿命进行分析。另一现有技术(例如，中国发明专利202110049770.5)公开了一种当量初始缺陷尺寸测定与评估方法，该方法通过模拟材料在耐久性载荷谱下的成组疲劳试验，基于当量初始缺陷尺寸的测定来实现对结构的疲劳安全性评估。

3、然而，现有技术提供的评价方法仅仅只能对含缺陷结构的单一状态进行评价，无法反映缺陷的发展过程。在实际的工程中，对于长时间服役的含缺陷结构，具有设计、制造以及服役过程三个阶段，而含缺陷结构在这三个阶段的影响是无法使用同一个物理公式或者准则进行评估的。美国机械工程师学会(american society of mechanical engineers，asme)针对压力容器装置在设计制造和在役过程两个不同阶段下分别给出了不同的分卷。其中，设计制造阶段下的压力容器装置与在役过程阶段下的压力容器装置的评估流程和验收标准并不相同，使用设计阶段的评估方式对一个在役阶段的含缺陷结构进行评估必定会获得一个过于保守的结果。此外，由于损伤与断裂两者如何过渡的理论难题尚未解决，现有技术中缺乏对全寿命周期的含缺陷结构的评价方法。

4、为了克服现有技术所存在的上述缺陷，本领域亟需一种用于含缺陷结构的安全评估方法，能够根据缺陷的发展过程，对不同阶段下的含缺陷结构的安全进行准确完整评价。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

2、为了克服现有技术所存在的上述缺陷，本发明提供了一种用于含缺陷结构的安全评估方法、一种用于含缺陷结构的安全评估系统，以及计算机可读存储介质，能够根据缺陷的发展过程，对不同阶段下的含缺陷结构的安全进行准确完整评价。

3、具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述用于含缺陷结构的安全评估方法，包括步骤：根据含缺陷结构的缺陷信息，预测所述含缺陷结构的疲劳寿命；当所述含缺陷结构的所述疲劳寿命的预测值小于设计寿命，获取所述含缺陷结构的疲劳门槛值和临界缺陷尺寸；以及根据所述疲劳门槛值和所述临界缺陷尺寸评价所述含缺陷结构的安全。

4、优选地，在本发明的一实施例中，当所述含缺陷结构的所述疲劳寿命的预测值大于所述设计寿命，将所述含缺陷结构评估为安全。

5、优选地，在本发明的一实施例中，所述根据所述疲劳门槛值和所述临界缺陷尺寸评价所述含缺陷结构的安全的步骤包括：当缺陷的缺陷尺寸小于所述临界缺陷尺寸，计算所述含缺陷结构的短裂纹疲劳门槛值；当所述短裂纹疲劳门槛值大于所述疲劳门槛值，对所述含缺陷结构的缺陷扩展进行安全评价。

6、优选地，在本发明的一实施例中，所述根据所述疲劳门槛值和所述临界缺陷尺寸评价所述含缺陷结构的安全的步骤还包括：当所述含缺陷结构的所述短裂纹疲劳门槛值小于所述疲劳门槛值，将所述含缺陷结构评估为安全。

7、优选地，在本发明的一实施例中，所述根据所述疲劳门槛值和所述临界缺陷尺寸评价所述含缺陷结构的安全的步骤包括：当缺陷的缺陷尺寸大于所述临界缺陷尺寸，对所述含缺陷结构的缺陷扩展进行安全评价。

8、优选地，在本发明的一实施例中，采用z参量模型预测所述含缺陷结构的所述疲劳寿命。

9、优选地，在本发明的一实施例中，根据zhu-xuan模型获取所述含缺陷结构的疲劳门槛值和临界缺陷尺寸。

10、优选地，在本发明的一实施例中，采用mcevily公式计算所述含缺陷结构的短裂纹疲劳门槛值。

11、优选地，在本发明的一实施例中，根据双线性paris公式对所述含缺陷结构的缺陷扩展进行安全评价。

12、优选地，在本发明的一实施例中，所述双线性paris公式根据裂纹扩展速率对所述含缺陷结构的缺陷扩展进行安全评价。

13、优选地，在本发明的一实施例中，所述缺陷信息包括缺陷形状、缺陷尺寸和缺陷位置。

14、此外，根据本发明的第二方面提供的上述用于含缺陷结构的安全评估系统包括存储器及处理器。所述存储器上存储有计算机指令。所述处理器连接所述存储器，并被配置用于执行所述存储器上存储的计算机指令，以实施上述任意一个实施例所提供的用于含缺陷结构的安全评估方法。

15、此外，根据本发明的第三方面提供的上述计算机可读存储介质上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施上述任意一个实施例所提供的用于含缺陷结构的安全评估方法。

技术特征：

1.一种用于含缺陷结构的安全评估方法，其特征在于，包括步骤：

2.如权利要求1所述的安全评估方法，其特征在于，还包括步骤：

3.如权利要求1所述的安全评估方法，其特征在于，所述根据所述疲劳门槛值和所述临界缺陷尺寸评价所述含缺陷结构的安全的步骤包括：

4.如权利要求3所述的安全评估方法，其特征在于，所述根据所述疲劳门槛值和所述临界缺陷尺寸评价所述含缺陷结构的安全的步骤还包括：

5.如权利要求1所述的安全评估方法，其特征在于，所述根据所述疲劳门槛值和所述临界缺陷尺寸评价所述含缺陷结构的安全的步骤包括：

6.如权利要求1所述的安全评估方法，其特征在于，采用z参量模型预测所述含缺陷结构的所述疲劳寿命。

7.如权利要求1所述的安全评估方法，其特征在于，根据zhu-xuan模型获取所述含缺陷结构的疲劳门槛值和临界缺陷尺寸。

8.如权利要求3所述的安全评估方法，其特征在于，采用mcevily公式计算所述含缺陷结构的短裂纹疲劳门槛值。

9.如权利要求3或5所述的安全评估方法，其特征在于，根据双线性paris公式对所述含缺陷结构的缺陷扩展进行安全评价。

10.如权利要求9所述的安全评估方法，其特征在于，所述双线性paris公式根据裂纹扩展速率对所述含缺陷结构的缺陷扩展进行安全评价。

11.如权利要求1所述的安全评估方法，其特征在于，所述缺陷信息包括缺陷形状、缺陷尺寸和缺陷位置。

12.一种用于含缺陷结构的安全评估系统，其特征在于，包括：

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求1～11中任一项所述的用于含缺陷结构的安全评估方法。

技术总结本发明提供了一种用于含缺陷结构的安全评估方法、系统及计算机可读存储介质。用于含缺陷结构的安全评估方法包括步骤：根据含缺陷结构的缺陷信息，预测含缺陷结构的疲劳寿命；当含缺陷结构的疲劳寿命的预测值小于设计寿命，获取含缺陷结构的疲劳门槛值和临界缺陷尺寸；以及根据疲劳门槛值和临界缺陷尺寸评价含缺陷结构的安全。本发明提供的用于含缺陷结构的安全评估方法能够根据缺陷的发展过程，对不同阶段下的含缺陷结构的安全进行准确完整评价。技术研发人员：朱明亮,林智伟,陈蓉,轩福贞,王田静,齐敏,王月英,高付海受保护的技术使用者：华东理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29