一种航空合金的疲劳寿命预测方法、装置及存储介质

本发明涉及航空及电力工程领域，尤其是涉及一种高低周复合加载下材料的疲劳寿命预测方法。

背景技术：

1、当涉及航空领域时，航空合金被广泛用于航空发动机和燃气轮机的热端部件制造，如涡轮叶片、涡轮盘和燃烧室等。在这些复杂的工作环境中，不乏有高周载荷和低周载荷同时承载的情况。因此，航空合金材料在高低周复合加载条件下的疲劳寿命预测是十分重要的。

2、在线性疲劳损伤理论中，miner法则是常用于在工程中预测试件或结构的疲劳寿命。在高低周复合加载过程中，miner法则的预测结果往往高于实际寿命，这是由于miner法则仅独立考虑了高周循环载荷与低周循环载荷产生的损伤，忽略了高周载荷叠加在低周载荷时两者之间的相互作用。因此，在需要考虑高低周复合加载过程中载荷间的影响，使预测寿命更加保守，提高在工程应用中的安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于航空领域航空合金的疲劳寿命预测方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、作为本发明的第一方面，提供一种航空合金的疲劳寿命预测方法，步骤包括：

4、基于线性疲劳损伤理论，计算单个高低周复合载荷块中的低周疲劳损伤和高周疲劳损伤；

5、考虑高周载荷叠加在低周载荷的影响，引入低周损伤修正因子修正低周损伤；所述的低周损伤修正因子为以高周载荷平均应力、高周载荷应力幅、高周疲劳寿命为变量的函数；

6、将修正后的低周损伤和高周疲劳损伤求和，得到单个高低周复合载荷块的损伤修正值；

7、将载荷谱中每个载荷块的损伤进行累积，当总的损伤值达到临界损伤时，计算此时载荷块的加载次数；

8、根据单个载荷块中高周疲劳的加载次数，得到高低周复合加载下的疲劳寿命。

9、作为本发明的，所述的单个高低周复合载荷块中低周疲劳损伤dlcf为：

10、

11、其中，nlcf表示实验载荷谱中低周载荷对应的疲劳寿命。

12、作为优选技术方案，所述的高周疲劳损伤dhcf为：

13、

14、其中，nhcf表示实验载荷谱中高周载荷对应的疲劳寿命，m表示一个载荷块中高周载荷的循环数。

15、作为优选技术方案，所述低周损伤修正因子k的表达式为：

16、

17、其中，rhcf为高周载荷应力比，计算公式为：

18、

19、其中，σm,hcf、σa,hcf分别表示高周载荷平均应力与高周载荷应力幅。

20、作为优选技术方案，所述修正后的低周损伤d'lcf为：

21、

22、作为优选技术方案，所述单个高低周复合载荷块的损伤修正值db为：

23、

24、作为优选技术方案，所述的载荷块的加载次数nb为：

25、

26、作为优选技术方案，所述的高低周复合加载下的疲劳寿命nccf为：

27、

28、作为本发明的第二方面，提供一种航空合金的疲劳寿命预测装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的航空合金的疲劳寿命预测方法。

29、作为本发明的第三方面，提供一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现如上所述的航空合金的疲劳寿命预测方法。

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、本发明提供了一种用于高低周复合加载下考虑附加修正因子的航空合金疲劳寿命预测方法，在疲劳寿命的估算过程中，该方法充分考虑了高周载荷对低周损伤的影响，解决了现有工程中使用miner模型不能较准确预测结构在高低周复合加载时的疲劳寿命估算问题，且这种方法也可用于其他材料在同种加载条件下的疲劳寿命预测。

技术特征：

1.一种航空合金的疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种航空合金的疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述的单个高低周复合载荷块中低周疲劳损伤dlcf为：

3.根据权利要求1所述的一种航空合金的疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述的高周疲劳损伤dhcf为：

4.根据权利要求1所述的一种航空合金的疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述低周损伤修正因子k的表达式为：

5.根据权利要求4所述的一种航空合金的疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述修正后的低周损伤d'lcf为：

6.根据权利要求1所述的一种航空合金的疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述单个高低周复合载荷块的损伤修正值db为：

7.根据权利要求6所述的一种航空合金的疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述的载荷块的加载次数nb为：

8.根据权利要求7所述的一种航空合金的疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述的高低周复合加载下的疲劳寿命nccf为：

9.一种航空合金的疲劳寿命预测装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8中任一所述的航空合金的疲劳寿命预测方法。

10.一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现如权利要求1-8中任一所述的航空合金的疲劳寿命预测方法。

技术总结本发明涉及一种航空合金的疲劳寿命预测方法、装置及存储介质，方法步骤包括：计算单个高低周复合载荷块中的低周疲劳损伤和高周疲劳损伤；考虑高周载荷叠加在低周载荷时低周损伤加剧，引入低周损伤修正因子，得到修正后的低周损伤；低周损伤修正因子为以高周载荷平均应力、高周载荷应力幅、高周疲劳寿命为变量的函数；将修正后的低周损伤和高周疲劳损伤求和，得到单个高低周复合载荷块的损伤修正值；将载荷谱中每个载荷块的损伤进行累积，当总的损伤值达到临界损伤时，计算此时载荷块的加载次数；根据单个载荷块中高周疲劳的加载次数，得到高低周复合加载下的疲劳寿命。与现有技术相比，本发明能够准确预测结构在高低周复合加载时的疲劳寿命。技术研发人员：王晓玮,景永乐,沈琴,滕兵,韩丽华受保护的技术使用者：上海工程技术大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4