摘要
裂纹是各类工程或机械制造常见的一种缺陷,给设备安全带来重大隐患.针对裂纹在复杂载荷情况下扩展寿命难以准确预测的问题,提出了一种基于权函数的有限板裂纹疲劳扩展的剩余寿命预测模型.首先,引入权函数作为求解影响裂纹扩展速度的应力强度因子,采用Glinka-Shen权函数作为权函数多项式的构建模式,在多项式中选择三个待定系数建立四项多项式.然后利用均布载荷、一次载荷、二次载荷三种载荷作用下的参考应力强度因子,分别与基于权函数应力强度因子的计算式建立等式方程,得到待定系数的三元方程组,通过求解方程组获得三个待定系数值.其次,根据获得的三个待定系数值建立权函数表达式,并基于该权函数实现裂纹在不同长度上的应力强度因子求解,通过对比分析发现,基于权函数的应力强度因子与通用参考通用应力强度因子相吻合,误差在 3%之内.最后,根据基于权函数的应力强度因子计算方法,结合通用的裂纹扩展模型Paris公式,求解出有限板裂纹疲劳扩展的在不同裂纹尺寸阶段时的扩展剩余寿命.结果表明,权函数的有限板裂纹疲劳扩展剩余寿命和通用应力强度因子相比,误差在 5%之内.
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