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申请/专利权人：电子科技大学;内蒙古第一机械集团有限公司;北京理工大学

摘要：本发明公开一种缺口–尺寸效应下耦合应变能梯度的结构疲劳寿命评估方法，应用于可靠性分析领域，针对含缺口金属结构件在外部载荷作用下普遍存在的缺口效应局部应力集中和尺寸效应问题；本发明通过耦合应变能梯度，建立了一种尺寸效应下不同应力比作用的缺口结构疲劳寿命预测和评估方法；以基于稳定迟滞回线计算得到的总应变能密度为基础，建立合理的缺口结构疲劳寿命预测模型；利用应变能梯度定义不同缺口–尺寸效应下损伤区域的边界长度和体积并提取应变能密度；用权函数来表征缺口–尺寸效应下有效损伤区内不同位置的应变能密度对结构全局疲劳损伤的贡献；最终以概率模型来描述疲劳寿命的分散性。

主权项：1.缺口-尺寸效应下耦合应变能梯度的结构疲劳寿命评估方法，其特征在于，包括：S1、对试样进行弹塑性有限元建模分析，建立对称加载下总应变能密度和寿命之间的联系；S2、计算等效应变能密度；步骤S2包括以下分步骤：S21、对缺口结构进行不同应力比下的弹塑性有限元分析，根据等效应力云图确定应力集中区域；S22、提取应力集中区域所有表面节点在稳定循环内的最大最小应力应变，计算总应变能密度；S23、寻找具有最大总应变能密度的危险点O；S24、以步骤S23中的危险点O为原点，确定损伤区域的边界长度；S25、计算边界长度上等效应变能密度；步骤S25所述边界长度上等效应变能密度的计算式为： 其中，Deff为损伤区域的边界长度，Wt为损伤区域内任意点的总应变能密度，为权函数，x为损伤区域内任一点到最大应变能密度点的距离；总应变能密度Wt的计算式为： 式中，Δσ为应力范围，Δεe为弹性应变范围，Δεp为塑性应变范围，n′循环应变硬化指数，ΔWe为弹性应变能密度，ΔWp为塑性应变能密度；权函数的表达式为： 其中，χWx为总应变能梯度；总应变能梯度χWx的计算公式为： 其中，Wa,max表示最大总应变能密度；S3、将等效应变能密度作为损伤参量，得到不同应力比下考虑尺寸效应的缺口件疲劳寿命预测模型。

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