(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210607350.9 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 杜吉强　张宏建　崔海涛　徐颖　 温卫东　 (74)专利代理 机构 南京灿烂知识产权代理有限 公司 323 56 专利代理师 李吴杰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种考虑损伤累积的微动疲劳寿命预测方 法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑损伤累积的微动疲 劳寿命预测方法， 包括以下步骤： 步骤1） 定义材 料或结构件初始状态时的每个节点的损伤参量 为零； 步骤2） 使用带损伤参量的Chaboch e非线性 随动强化本构模型计算当前损伤参量下的载荷 峰值和载荷谷值的应力应变分布； 步骤3） 根据当 前循环时的应力应变分布， 确定每一个节点的临 界平面， 并计算临界平面上的最大切向应力、 正 应变、 最大剪应变幅值， 并得到临界面上的 SSR损 伤参量和等效应变范围。 采用结构刚度失效作为 结构失效的判定准则， 可以对微动疲劳寿命进行 有效预测； 考虑的损伤本构 模型既考虑了材料弹 性模量的降低， 又考虑了材料塑性强度的下降， 使得材料弹性模量和塑性强度的下降之间连续。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 114996934 A 2022.09.02 CN 114996934 A 1.一种考虑损伤累积的微动疲劳寿命预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1)， 定义材 料或结构件初始状态时的每 个节点的损伤参 量为零； 步骤2)， 使用带损伤参量的Chaboche非线性随动强化本构模型计算当前损伤参量下的 载荷峰值和载荷谷值的应力应 变分布； 步骤3)， 根据当前循环时的应力应变分布， 确定每一个节点的临界平面， 并计算临界平 面上的最大切向应力、 正应变、 最大剪应变幅值， 并得到临界面上的SSR损伤参量和等效应 变范围； 步骤4)， 根据 所建立的考虑最大切向应力和临界等效应变的疲劳损伤模型计算当前应 力应变状态下 的损伤增量， 并获得该节点处的累积损伤， 若节点处累积损伤大于了损伤阈 值， 则判定该节点失效； 步骤5)， 根据整体结构的节点损伤情况， 计算整体结构的刚度， 若整体 刚度降低到了初 始刚度的预期百分比以下， 则判定整体结构失效， 输出结果， 结束计算， 否则， 回到步骤2)继 续计算下一个 循环时的损伤演变及应力应 变分布， 直至整体结构失效。 2.根据权利要求1所述的考虑损伤累积的微动 疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 所述步 骤2)实现过程如下： 带损伤参量的Chaboche非线性随动强化本构模型包括屈服准则、 流动法则及强化准则 三个部分， 在小变形假设下， 总应变张量ε可以拆分为弹性应变张量和塑性应变张量的和， 其表达 式为， ε＝ εe+ εp   (1) 式中， εe为弹性应 变张量， εp为塑性应 变张量， 考虑损伤参 量的胡克定律表示 为， σ ＝(1‑D)C: εe   (2) 式中， σ 为应力张量， D为损伤参 量， C为弹性刚度张量， 考虑随动强化的带损伤参 量的von‑Mises屈服 准则， 屈服 函数F表达式如下， 式中， σe为有效应力， s为偏应力张量， α 为随动强化变量张量， 也叫做背应力张量， σy0为 初始屈服应力； 塑性应变增量张量Δ εp可由正交流动法则计算得到， 式中， λ为塑性因子， Q 为塑性势函数； 对于关联流动法则， 认为塑性势函数面即为屈服 函数面， 因此 结合式(3)有， 有效塑性应 变增量表示 为，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114996934 A 2对于强化准则， 带损伤参量的Chaboche非线性随动强化本构模型， 背应力 张量的表达 式及各参数定义如下， 式中， αi为第i个背应力张量， ci、 γi为αi所对应的材 料参数， 结合式(5)‑式(8)可迭代计算得到当前塑性应变分布， 根据式(1)可得到当前总应变分 布， 再根据式(2)即可计算得到 当前应力分布； 以此获得当前损伤 参量下的载荷峰值和载荷 谷值的应力应 变分布。 3.根据权利要求1所述的考虑损伤累积的微动 疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 所述步 骤3)实现过程如下： 在二维平面内， 一点的应力状态可以简化为二维直角坐标系个的三个应力分量来描 述， 三个应力分量分别是两个正应力分量σx和σy以及一个切应力分量τxy， 在已知了一点的 应力应变状态后， 可以通过调整角度 θ， 来得到任意斜截面上的应力状态， 根据材料力学， 平 面偏转了θ角度的任意 斜截面上的正应力σθ及切应力 τθ的表达式如下， 根据同样的原理， 一 点的应变状态计算得到任意 斜截面上的正应 变 εθ与剪应变γθ/2， 式中， εx和 εy为是两个正应 变分量， γxy为剪应变， 根据临界平面法的定义， 选择SSR参量最大的平面作为临界平面， 并计算临界平面上的 等效应变范围 SSR＝ τn,max(1‑Rτ)m   (11) 式中， τn,max为斜截面上最大切向应力， Rτ＝τmin/τmax是切向应力的应力比， τmax为斜截面 上最大切向应力、 τmin为最小切向应力， m为材料常数， εn为临界平面上的正应变， Δγn为临 界面上的剪应 变范围， 为最大剪应 变幅值。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114996934 A 3