CN117332622A - 一种裂纹扩展寿命确定方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及疲劳寿命计算技术领域，公开了一种裂纹扩展寿命确定方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取待分析结构的材料尺寸、初始裂纹长度以及裂纹扩展参数；获取待分析结构在实际使用时的历史载荷历程；基于历史载荷历程、材料尺寸，计算待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度；基于历史载荷历程中的载荷循环类型以及与载荷循环类型对应的循环次数，计算历史载荷历程的等效的应力水平；基于应力水平、临界裂纹长度、初始裂纹长度、裂纹扩展参数，计算裂纹扩展循环次数。本发明通过将不同载荷水平下的应力转化为等效的零‑拉伸应力水平，可以综合考虑实际使用情况下对材料的影响，提高裂纹扩展寿命预测的准确性。

Description

一种裂纹扩展寿命确定方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及疲劳寿命计算技术领域，具体涉及一种裂纹扩展寿命确定方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
裂纹扩展寿命是指含裂纹的结构，在疲劳载荷作用下，由初始裂纹扩展到临界裂纹长度所经历的载荷循环数或时间。以燃气轮机发轮盘为例，燃气轮机发轮盘是燃气轮机的一个重要部件，用于转动压气机和涡轮。它通常由耐高温合金材料制成，以承受高温高速的工作环境。燃气轮机发轮盘的设计和制造对于燃气轮机的性能和可靠性至关重要。燃气轮机发轮盘作为转子部件中最为重要的关键件，其存在的缺陷或裂纹对于轮盘的使用寿命存在重要影响，在使用中一旦发生破坏，将会造成极其严重的危害。
轮盘裂纹可以是指发生在轮辋或轮胎等金属结构中的裂纹。轮盘裂纹的存在可能会导致严重的结构损坏和安全隐患，因此准确评估轮盘上裂纹扩展寿命变得非常重要。目前，已有用于评估裂纹扩展寿命的方法，但是这些方法中未考虑到裂纹在不同载荷情况下的扩展行为，无法准确地估算出裂纹扩展寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种裂纹扩展寿命确定方法、装置，以解决现有技术中裂纹寿命估算不准确的问题。
第一方面，本发明提供了一种裂纹扩展寿命确定方法，包括：
获取待分析结构的材料尺寸、初始裂纹长度以及裂纹扩展参数；
获取待分析结构在实际使用时的历史载荷历程，历史载荷历程为待分析结构所受变幅载荷随时间变化的过程；
基于历史载荷历程、材料尺寸、计算待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度；
基于历史载荷历程中的载荷循环类型以及与载荷循环类型对应的循环次数，计算历史载荷历程的等效的应力水平；
基于应力水平、临界裂纹长度、初始裂纹长度、裂纹扩展参数，计算裂纹扩展循环次数。
在一种可选的实施方式中，基于历史载荷历程、材料尺寸，计算待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度，包括：
获取实验获得的待分析结构的断裂韧度；
确定历史载荷历程中的最大外载荷；
根据材料尺寸以及最大外载荷，计算最大名义应力；
联立以下公式，计算临界裂纹长度：
其中，为临界裂纹长度、/>为断裂韧度、/>为历史载荷历程中的最大名义应力、/>为材料尺寸中的宽度。
在一种可选的实施方式中，通过以下公式计算等效的应力水平：
其中，为应力水平、/>为每循环一次对应的等效零-拉伸应力、/>表示第/>种载荷循环类型、/>为历史载荷历程中的所有载荷循环类型的总循环次数，/>为所述裂纹扩展参数中的裂纹扩展速率指数。
在一种可选的实施方式中，通过以下公式计算每循环一次对应的等效零-拉伸应力：
其中，为当前循环对应的载荷循环类型中的最大名义应力、/>为应力比、/>为裂纹扩展参数中的残余强度因子。
在一种可选的实施方式中，通过以下公式计算最大名义应力：
其中，为最大外载荷、/>为材料尺寸中的厚度。
在一种可选的实施方式中，通过以下公式计算裂纹扩展循环次数：
其中，为裂纹扩展循环次数、/>为初始裂纹长度、/>为所述裂纹扩展参数中的裂纹扩展速率常数。
在一种可选的实施方式中，方法还包括：
将裂纹扩展循环次数与总循环次数进行比值运算，计算载荷历程的失效循环次数。
第二方面，本发明提供了一种裂纹扩展寿命确定装置，装置包括：
第一获取模块，用于获取待分析结构的材料尺寸、初始裂纹长度以及裂纹扩展参数；
第二获取模块，用于获取待分析结构在实际使用时的历史载荷历程，历史载荷历程为待分析结构所受变幅载荷随时间变化的过程；
临界裂纹长度计算模块，用于基于历史载荷历程、材料尺寸，计算待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度；
应力水平计算模块，用于基于历史载荷历程中的载荷循环类型以及与载荷循环类型对应的循环次数，计算历史载荷历程的等效的应力水平；
循环次数计算模块，用于基于应力水平、临界裂纹长度、初始裂纹长度、裂纹扩展参数，计算裂纹扩展循环次数。
基于历史载荷历程、材料尺寸，计算待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度，包括：
获取实验获得的待分析结构的断裂韧度；
确定历史载荷历程中的最大外载荷；
根据材料尺寸以及最大外载荷，计算最大名义应力；
联立以下公式，计算临界裂纹长度：
其中，为临界裂纹长度、/>为断裂韧度、/>为历史载荷历程中的最大名义应力、/>为材料尺寸中的宽度。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的裂纹扩展寿命确定方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的裂纹扩展寿命确定方法。
本发明提供的一种裂纹扩展寿命确定方法，充分考虑了载荷对裂纹扩展寿命的影响，通过将不同载荷水平下的应力转化为等效的零-拉伸应力水平，可以综合考虑实际使用情况下对材料的影响，提高裂纹扩展寿命预测的准确性，并为材料选择和设计提供更可靠的依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的裂纹扩展寿命确定方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例的历史载荷历程的示意图；
图3是根据本发明实施例中例举的计算结果示意图；
图4是根据本发明实施例的裂纹扩展寿命确定装置的结构框图；
图5是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
燃气轮机发轮盘是其转子部件中最为重要的关键件，造成其失效的最主要的模式是低循环疲劳损伤，其在使用中一旦发生破坏，会造成极其严重的危害。因此，在设计中，轮盘一般作为限制寿命件进行设计。在设计中，要考虑由于材料制备、毛坯成型、制造加工、装配运输以及使用中产生的缺陷或者裂纹对轮盘使用寿命的影响，需要开展典型工况下的疲劳裂纹扩展分析，判断从初始缺陷扩展到临界裂纹尺寸下的裂纹扩展寿命是否满足设计全寿命期或者检修周期的要求。
在实际使用中，由于轮盘特征部位存在初始缺陷或者裂纹，在循环载荷作用下，特征部位的初始缺陷或者裂纹开始扩展，进而削弱了轮盘的承载能力，使得轮盘的剩余强度随着裂纹的增长而逐步降低，当轮盘特征部位的裂纹长度扩展到某一尺寸时(一般称为临界裂纹尺寸)，在轮盘的最大限制载荷作用下，裂纹前缘的应力强度因子达到材料的断裂韧度时，特征部位的裂纹就会发生失稳扩展，使得轮盘发生解体破坏。因此，使用中轮盘的最大限制载荷工况是决定轮盘特征部位允许裂纹扩展长度最重要的载荷因素。在初始裂纹长度一定和材料扩展速率一定的条件下，允许的临界裂纹长度是决定裂纹扩展寿命的决定因素。目前工程常用的做法是采用主循环来进行轮盘的裂纹扩展寿命分析，也采取相应的试验来进行验证。
然而，燃气轮机发轮盘或其他轮盘，在使用过程中，由于载荷的不确定性影响，导致存在初始缺陷部位或者裂纹轮盘特征部位的应力水平也在不断变化，而裂纹的扩展速率以及扩展长度会实时地随着裂纹尖端的应力水平而变化。如果完全按照主循环进行裂纹扩展寿命分析，将会带来较大的误差，进而带来不可靠的预测结果。
鉴于此，根据本发明实施例，提供了一种裂纹扩展寿命确定方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种裂纹扩展寿命确定方法，可由服务器、终端等设备执行，图1是根据本发明实施例的裂纹扩展寿命确定方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，获取待分析结构的材料尺寸、初始裂纹长度以及裂纹扩展参数。
本实施例中，待分析结构以材料为AISI4340钢的中心带裂纹平板为例，材料尺寸包括：板厚，板宽为/>，板长为500mm；初始裂纹长度为/>。根据实验测得，AISI4340钢室温下的屈服强度为1255MPa，断裂韧度/>。Walker方程中裂纹扩展参数：/>、/>、/>(R≥0)。其中，Walker方程为工程材料中常用的物理模型，本实施例中，可以采用Walker方程预测在特定的应力状态下材料中裂纹的扩展速率，可以通过实验测定材料的裂纹扩展速率，得到经验常数/>、/>和/>的值。
Walker方程如下：
其中，为当前裂纹长度、/>为裂纹扩展循环数、/>、/>、/>为裂纹扩展参数、/>为应力强度因子范围、/>为最大应力强度因子、/>为应力比、/>为等效的零-拉伸条件下的应力强度因子范围、/>为最大名义应力、/>为最小名义应力、F为几何特征与相对裂纹长度的无量纲函数，/>为圆周率。
步骤S102，获取待分析结构在实际使用时的历史载荷历程，历史载荷历程为待分析结构所受变幅载荷随时间变化的过程。
历史载荷历程可以参照图2所示，为本实施例中选取的待分析结构在实际使用时的历史载荷历程，其中，横坐标为时间、纵坐标为载荷。参照图2所示，包括四种载荷循环类型，利用虚线划分开的三个区间分别对应三种载荷循环类型，图2中黑色粗线部分对应的是第四中载荷循环类型，四种载荷循环类型载荷不同。本实施例中，可以将实际的复杂的循环类型和对应的循环数量折算成一个等效的应力水平，方便后续的计算。
本实施例中，可以将实际的载荷历程近似地处理成为一个有限长度加载顺序的重复，方便对裂纹扩展寿命进行精确的估算，并为后续的裂纹扩展试验的载荷谱的制定提供依据，方便进行试验验证。
步骤S103，基于历史载荷历程、材料尺寸，计算待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度。
在一些可选的实施方式中，上述步骤S103，基于历史载荷历程、材料尺寸，计算待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度，包括：
获取实验获得的待分析结构的断裂韧度；
确定历史载荷历程中的最大外载荷；
根据材料尺寸以及最大外载荷，计算最大名义应力；
联立以下公式，计算临界裂纹长度：
其中，为临界裂纹长度、/>为断裂韧度、/>为历史载荷历程中的最大名义应力、/>为材料尺寸中的宽度。
在一些可选的实施方式中，通过以下公式计算最大名义应力：
其中，为最大外载荷、/>为材料尺寸中的厚度。
需要说明的是，此处的最大外载荷可以为历史载荷历程中的最大外载荷，也可以为每一种载荷循环类型中的最大外载荷，也即是，计算最大名义应力的公式，既可以计算历史载荷历程中的所述最大名义应力，也可以计算当前循环对应的载荷循环类型中的最大名义应力。
以上述材料为AISI4340钢的中心带裂纹平板为例，计算获得的临界裂纹长度为15.8mm，几何形状系数F为1.11。
步骤S104，基于历史载荷历程中的载荷循环类型以及与载荷循环类型对应的循环次数，计算历史载荷历程的等效的应力水平。
本实施例中，可以对给定的实际使用时的历史载荷历程，采用雨流计数法，获取相应的载荷循环类型及与载荷循环类型对应的循环数。
具体可以参照图2所示，采用雨流计数法，对给定的历史载荷历程进行处理。四种载荷循环类型对应的参数分别如下：
循环类型一：循环次数，/>，/>；
循环类型二：循环次数，/>，/>；
循环类型三：循环次数，/>，/>；
循环类型四：循环次数，/>，/>。
具体结果参照附图3所示，其中，为循环类型、/>为当前循环类型对应的循环次数、，/>，/>、/>为/>与/>的乘积。
由于将不同的循环类型均转化为了等效的零-拉伸应力，即R=0，则Walker方程变形如下：
在一些可选的实施方式中，通过以下公式计算等效的应力水平：
其中，为应力水平、/>为每循环一次对应的等效零-拉伸应力、/>，/>表示第/>种载荷循环类型、/>为历史载荷历程中的所有载荷循环类型的总循环次数，/>为所述裂纹扩展参数中的裂纹扩展速率指数。
在一些可选的实施方式中，通过以下公式计算每循环一次对应的等效零-拉伸应力：
其中，为当前循环对应的载荷循环类型中的最大名义应力、/>为最小名义应力与最大名义应力的应力比、/>为裂纹扩展参数中的残余强度因子。需要说明的是，每一种载荷类型对应的循环次数至少一次，所以/>表示当前循环次数下所在的载荷循环类型对应的最大名义应力。
具体推理过程如下：
定义实际使用载荷历程中总循环次数为，则/>次循环；
由于任一循环（N=1）的裂纹长度扩展增量为：
其中，为每一次循环后的裂纹长度。
则给定的实际使用的历史载荷历程的裂纹长度的增量为：
则给定的实际使用的历史载荷历程的平均裂纹扩展速率为：
其中，为实际使用的历史载荷历程中等效的应力强度因子范围；
由于K和S成正比关系，则：
对于实际使用的载荷，有以下等式：
其中，k为变量，其最大值为历史载荷历程中的总循环次数。
计算实际使用的历史载荷历程中等效的零-拉伸应力水平，即：
本实施例中，以上述材料为AISI4340钢的中心带裂纹平板为例，计算获得的应力水平为311.3MPa。
步骤S105，基于应力水平、临界裂纹长度、初始裂纹长度、裂纹扩展参数，计算裂纹扩展循环次数。
在一些可选的实施方式中，通过以下公式计算裂纹扩展循环次数：
其中，为裂纹扩展循环次数、/>为初始裂纹长度、k为变量，最大值为载荷循环类型的总数、/>为所述裂纹扩展参数中的裂纹扩展速率常数。
本实施例中，以上述材料为AISI4340钢的中心带裂纹平板为例，计算获得的裂纹扩展循环次数为/>。
在一些可选的实施方式中，方法还包括：将裂纹扩展循环次数与总循环次数进行比值运算，计算载荷历程的失效循环次数。
也即是，可以计算载荷历程的失效循环次数为：/>。
本实施例中，以上述材料为AISI4340钢的中心带裂纹平板为例，计算获得的失效循环次数为1477重复次数。也即是经历1477个给定的使用载荷历程，带中心裂纹的平板就会发生失效破坏。
本实施例中，充分考虑了载荷对裂纹扩展寿命的影响，按照主循环(0-最大-0)、次循环(次大-最大-次大)和次次循环等对应的循环次数，通过将不同载荷水平下的应力转化为等效的零-拉伸应力水平，可以综合考虑实际使用情况下对材料的影响，提高裂纹扩展寿命预测的准确性，并为材料选择和设计提供更可靠的依据。
在本实施例中还提供了一种裂纹扩展寿命确定装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种裂纹扩展寿命确定装置，如图4所示，装置包括：
第一获取模块301，用于获取待分析结构的材料尺寸、初始裂纹长度以及裂纹扩展参数；
第二获取模块302，用于获取待分析结构在实际使用时的历史载荷历程，历史载荷历程为待分析结构所受变幅载荷随时间变化的过程；
临界裂纹长度计算模块303，用于基于历史载荷历程、材料尺寸，计算待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度；
应力水平计算模块304，用于基于历史载荷历程中的载荷循环类型以及与载荷循环类型对应的循环次数，计算历史载荷历程的等效的应力水平；
循环次数计算模块305，用于基于应力水平、临界裂纹长度、初始裂纹长度、裂纹扩展参数，计算裂纹扩展循环次数。
基于历史载荷历程、材料尺寸，计算待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度，包括：
获取实验获得的待分析结构的断裂韧度；
确定历史载荷历程中的最大外载荷；
根据材料尺寸以及最大外载荷，计算最大名义应力；
联立以下公式，计算临界裂纹长度：
其中，为临界裂纹长度、/>为断裂韧度、/>为历史载荷历程中的最大名义应力、/>为材料尺寸中的宽度。
本实施例中的裂纹扩展寿命确定装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图4所示的裂纹扩展寿命确定装置。
请参阅图5，图5是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图5所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器***)。图5中以一个处理器10为例。
处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
其中，所述存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使所述至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。
存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据一种小程序落地页的展现的计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。
该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种裂纹扩展寿命确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待分析结构的材料尺寸、初始裂纹长度以及裂纹扩展参数；
获取所述待分析结构在实际使用时的历史载荷历程，所述历史载荷历程为所述待分析结构所受变幅载荷随时间变化的过程；
基于所述历史载荷历程、所述材料尺寸，计算所述待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度；
基于所述历史载荷历程中的载荷循环类型以及与所述载荷循环类型对应的循环次数，计算所述历史载荷历程的等效的应力水平；
基于所述应力水平、所述临界裂纹长度、所述初始裂纹长度、所述裂纹扩展参数，计算裂纹扩展循环次数；
所述基于所述历史载荷历程、所述材料尺寸，计算所述待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度，包括：
获取实验获得的所述待分析结构的断裂韧度；
确定所述历史载荷历程中的最大外载荷；
根据所述材料尺寸以及所述最大外载荷，计算最大名义应力；
联立以下公式，计算所述临界裂纹长度：
其中，为所述临界裂纹长度、/>为所述断裂韧度、/>为所述历史载荷历程中的所述最大名义应力、/>为所述材料尺寸中的宽度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算等效的应力水平：
其中，为所述应力水平、/>为每循环一次对应的等效零-拉伸应力、/>表示第/>种所述载荷循环类型、/>为所述历史载荷历程中的所有所述载荷循环类型的总循环次数，/>为所述裂纹扩展参数中的裂纹扩展速率指数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算每循环一次对应的等效零-拉伸应力：
其中，为当前循环对应的所述载荷循环类型中的所述最大名义应力、/>为应力比、为所述裂纹扩展参数中的残余强度因子。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算所述最大名义应力：
其中，为所述最大外载荷、/>为所述材料尺寸中的厚度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算裂纹扩展循环次数：
其中，为所述裂纹扩展循环次数、/>为所述初始裂纹长度、/>为所述裂纹扩展参数中的裂纹扩展速率常数。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述裂纹扩展循环次数与所述总循环次数进行比值运算，计算载荷历程的失效循环次数。
7.一种裂纹扩展寿命确定装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取待分析结构的材料尺寸、初始裂纹长度以及裂纹扩展参数；
第二获取模块，用于获取所述待分析结构在实际使用时的历史载荷历程，所述历史载荷历程为所述待分析结构所受变幅载荷随时间变化的过程；
临界裂纹长度计算模块，用于基于所述历史载荷历程、所述材料尺寸，计算所述待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度；
应力水平计算模块，用于基于所述历史载荷历程中的载荷循环类型以及与所述载荷循环类型对应的循环次数，计算所述历史载荷历程的等效的应力水平；
循环次数计算模块，用于基于所述应力水平、所述临界裂纹长度、所述初始裂纹长度、所述裂纹扩展参数，计算裂纹扩展循环次数；
所述基于所述历史载荷历程、所述材料尺寸，计算所述待分析结构裂纹部位的临界裂纹长度，包括：
获取实验获得的所述待分析结构的断裂韧度；
确定所述历史载荷历程中的最大外载荷；
根据所述材料尺寸以及所述最大外载荷，计算最大名义应力；
联立以下公式，计算所述临界裂纹长度：
其中，为所述临界裂纹长度、/>为所述断裂韧度、/>为所述历史载荷历程中的所述最大名义应力、/>为所述材料尺寸中的宽度。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-6任一项所述的裂纹扩展寿命确定方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6任一项所述的裂纹扩展寿命确定方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104034576A (zh) * 2014-06-16 2014-09-10 中国飞机强度研究所 一种飞机结构裂纹扩展试验用载荷谱简化方法
CN111027208A (zh) * 2019-12-10 2020-04-17 中国航空综合技术研究所 在役机械装备关键结构元件疲劳载荷作用下的定延寿方法
CN112557504A (zh) * 2020-11-25 2021-03-26 福建省长汀瑞祥装配式建筑有限公司 一种装配式钢结构桥梁寿命的断裂力学测量方法
CN115358093A (zh) * 2022-10-18 2022-11-18 河南卫华重型机械股份有限公司 一种桥式起重机主梁裂纹实时监测方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104034576A (zh) * 2014-06-16 2014-09-10 中国飞机强度研究所 一种飞机结构裂纹扩展试验用载荷谱简化方法
CN111027208A (zh) * 2019-12-10 2020-04-17 中国航空综合技术研究所 在役机械装备关键结构元件疲劳载荷作用下的定延寿方法
CN112557504A (zh) * 2020-11-25 2021-03-26 福建省长汀瑞祥装配式建筑有限公司 一种装配式钢结构桥梁寿命的断裂力学测量方法
CN115358093A (zh) * 2022-10-18 2022-11-18 河南卫华重型机械股份有限公司 一种桥式起重机主梁裂纹实时监测方法

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