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专利号: 2018104768418
申请人: 北京航空航天大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种复合材料结构谱载疲劳寿命的渐进损伤算法,该算法具体步骤如下:步骤一、指定应力比下的复合材料疲劳剩余强度性能曲面模型利用复合材料疲劳剩余强度性能试验数据,拟合得到指定应力比r0下的复合材料疲劳剩余强度性能曲面模型:式中,n为疲劳加载循环次数, 为应力比r0下的最大疲劳应力,R(n)为剩余强度,S0为拟合疲劳极限,R0为初始剩余强度,C、p、q为材料常数;

步骤二、考虑应力比效应的复合材料疲劳剩余强度性能曲面模型式(1)仅适用于指定应力比r0,为使式(1)适用于任一应力比,采用等寿命曲线公式对式(1)进行修正,即式中,Sa和Sm分别为疲劳应力幅值和应力均值;Sa/Sm为动静载荷比;S-1代表对称循环加载下的疲劳极限;σb为强度极限;d0为基准动静载荷比,通常取d0=0.9;

根据应力比r的定义,得到

式中,Smax,r为应力比r下的最大疲劳应力,将式(3)中两式相除得到动静载荷比:将式(3)和式(4)代入式(2)中,得到任一应力比r下的等寿命曲线公式:在指定应力比r0下,式(5)变为

将式(5)与式(6)联立,并消除S-1得到

将式(7)代入式(1)中,得到任意应力比r下的疲劳剩余强度性能曲面模型:对式(8)进行变换,得到剩余强度R(n)的表达式:步骤三、载荷谱作用下复合材料结构疲劳寿命的渐进损伤算法根据步骤二中考虑应力比效应的复合材料疲劳剩余强度性能曲面模型,利用有限元方法,模拟疲劳载荷谱作用下复合材料结构的渐进损伤过程,评估其疲劳寿命,具体流程如下:(1)建立复合材料结构有限元模型,并设置疲劳载荷循环次数T0=0,此时,所有单元的剩余强度Ri(T0)(i=1,2,3,...)设置为初始剩余强度R0;

(2)按载荷谱顺序施加疲劳载荷循环,计算复合材料结构危险部位应力分布,并记录各单元工作应力,然后,根据剩余强度准则,判断单元是否失效;

(3)若无单元失效,则对所有未失效单元的剩余强度性能进行退化,疲劳载荷谱中第j个载荷循环导致的第i个单元的剩余强度降为ΔRi(j)=Ri(j-1)-Ri(j)                           (10)式(10)中的Ri(j-1)和Ri(j)可由式(9)计算得到,此时,记录疲劳载荷循环次数T0后第i个单元的剩余强度:然后,记录新的载荷循环次数T0=T0+1;继续施加下一个疲劳载荷循环,重新进行有限元应力计算和单元失效评判;

(4)若有单元发生失效,则杀死失效单元,并根据式(11)计算和记录未失效单元的剩余强度,以及新的载荷循环次数T0=T0+1;继续施加下一个疲劳载荷循环,重新进行有限元应力计算和单元失效评判,如此循环往复,直至复合材料结构整体失效。