(19)中华 人民共和国 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 202111399783.1 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 东北大学 地址 110169 辽宁省沈阳市 浑南区创新路 195号 (72)发明人 赵丙峰　谢里阳　胡智勇　宋佳昕　 穆童　刘生磊　 (74)专利代理 机构 沈阳优普达知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 21234 代理人 陈曦 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种缺口构件疲劳寿 命预测方法 (57)摘要 本发明公开一种缺口构件疲劳寿命预测方 法， 提出了一种新的可以在不同结构尺寸及载荷 环境下计算缺口构件场强值的方法。 相比于原场 强法中疲劳破坏区内各点对峰值点疲劳破坏的 贡献作用， 该方法认为破坏区内各点对峰值处的 疲劳破坏具有阻碍作用， 并将其做了定量分析； 该方法还对 所用参数、 权函数的作用形式以及疲 劳破坏区的界定准则做了修正， 弱化了场径取值 对场强求解的影 响， 克服了传统场强法中场径定 义的难题， 使场强值具有了一个客观存在的精确 解； 计算方面， 综合考虑了缺口形貌及其附近应 力的分布特征， 优化了原场强法的积分形式， 大 大简化了场强值的求解过程， 具备更高的精度和 更广泛的结构适应性。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 113947001 A 2022.01.18 CN 113947001 A 1.一种缺口构件疲劳寿命预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 区分缺口附近峰值应力点和其他应力点的主次关系， 立足于光滑试样的疲劳问 题分析， 将缺口试样峰值应力定义 为目标场强值的主体； 步骤2： 通过疲劳破坏区内的应力分布对目标场强值的主体进行修 正； 步骤3： 综合考虑传统场强法基本假设及步骤2中的修正， 对于各向同性材料， 对场强法 中求解权函数进行修 正； 步骤4： 结合步骤1 ‑3， 通过对传统方法场强求解机理及权函数的优化， 求解构件缺口处 的场强值： 步骤5： 基于缺口附近应力分布 的几何特征分析， 将步骤4中面或体上的积分问题转化 为一条线上的多重积分或求和形式， 以简化计算过程； 步骤6： 针对三向应力状态， 分别给出应力为柱形和球形分布两种情形下的场强计算公 式， 其他应力工况只需在此基础上做简单变换； 步骤7： 结合构件材 料的S‑N曲线， 求 解缺口构件疲劳寿命。 2.如权利要求1所述的缺口构件疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 所述步骤2中根据下 式进行修 正： 式中， Ω为疲劳破坏区， 对于疲劳问题Ω一般为数个晶粒的尺寸； σFI表示应力场强， σmax 为缺口峰值应力点处的表征应力， 表示作用于目标场强值的主体的修正参数， 与 疲劳破坏区内的应力分布有关； 式中， θ为疲劳破坏区内参考点偏离缺口对称线的角度； r为疲劳破坏区参考点距应力 峰值点的距离； σr‑θ为偏离角为θ、 点距为r处一点的表征应力； 为权函数， 表征疲劳破坏区 内一点应力对缺口疲劳破坏贡献作用的强弱。 3.如权利要求1所述的缺口构件疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 所述步骤3中根据下 式对场强法中求 解权函数进行修 正： 式中， 为疲劳破坏区内参考点处应力梯度； D为试样缺口处材料的晶粒尺度参数， 在 此取为晶粒直径均值； 对于类似轧制材料等晶粒尺寸在不同方向上变化较大 的材料， 应取 缺口法线方向为晶粒尺寸的测量方向。 4.如权利要求1所述的缺口构件疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 所述步骤4中根据下 式求解场强值：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113947001 A 25.如权利要求1所述的缺口构件疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 所述步骤5中多重积 分形式具体如下式： 式中， σr为积分线上距离r处等 值应力弧线的应力， r( θ )是关于角度参数θ 的函数。 6.如权利要求1所述的缺口构件疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 所述步骤6中应力为 柱形分布时的场强计算公式： 式中， L为构件通孔或表面柱形凹陷的纵向长度； l为参考点到构件通孔或表面柱形凹 陷表面的纵向距离； 所述步骤6中应力为球形分布时的场强计算公式： 7.如权利要求1所述的缺口构件疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 所述步骤1之前先根 据外部载荷环境和受载构件形状参数进行缺口构件有限元分析， 并进 行缺口根部应力分布 提取。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113947001 A 3