一種測定疲勞性能的小子樣數據方法與流程

2023-07-29 15:14:22

本發明提供一種測定疲勞性能的小子樣數據方法，屬於測試技術領域。

背景技術：

疲勞S-N曲線是材料和結構的關鍵性能指標，也是疲勞壽命評定的前提條件之一。由於疲勞損傷的分散性，常常需要進行大量的疲勞試驗，獲取大子樣疲勞性能試驗數據，從而推斷其統計特性，因此，試驗消耗與成本巨大。而在工程實際中，由於條件限制，有時僅能提供少數幾件試樣進行疲勞試驗測試，同時，為節省試樣成本和時間，本發明提出一種測定疲勞性能的小子樣數據方法，只需要進行少量試樣的疲勞性能試驗，就能測定滿足工程使用要求的疲勞性能可靠性S-N曲線，該方法具有簡便、實用、成本低等優點，本發明具有重要的學術意義和工程應用價值。

技術實現要素：

1、目的：本發明的目的是提供一種測定疲勞性能的小子樣數據方法，該方法具有簡便、實用、成本低等優點。

2、技術方案：本發明提供一種測定疲勞性能的小子樣數據方法，該方法具體步驟如下：

步驟一、輸入疲勞性能試驗數據

輸入不同疲勞應力水平下的疲勞壽命試驗的小子樣數據(Si,Ni)(i＝1,2,…,n)，其中Si為疲勞應力水平，Ni為疲勞壽命。

步驟二、疲勞性能S-N曲線參數估計

疲勞性能S-N曲線表達式為

式中，S∞、α、A均為材料常數。

由步驟一中的疲勞性能試驗數據，採用線性回歸方法，估計公式(1)的材料常數α、A、S∞，即

式中，σ為疲勞性能試驗數據的子樣標準差。

由式(2)至式(4)可以看出，待定常數α、A、σ均為參數S∞的函數，通過求解方程(5)，獲得參數S∞，再將S∞的解代入式(2)至式(4)中，即可得到參數α、A、σ。

步驟三、疲勞性能S-N曲線的可靠性評估

根據正態分布理論和t分布理論，基於步驟二中參數α、A、S∞、σ的估計值，對疲勞性能S-N曲線進行可靠性評估，獲得考慮可靠度和置信度的疲勞S-N曲線表達式

式中，Np為考慮可靠度的疲勞壽命、Npγ為考慮可靠度和置信度的疲勞壽命，p為可靠度，γ為置信度，為標準差修正係數，up、tγ分別為標準正態分布和t分布的分位點。

3、優點及功效：本發明提供一種測定疲勞性能的小子樣數據方法，其特點是簡便、實用、成本低。只需要進行少量試樣的單點試驗，就能獲得測定工程使用要求的疲勞性能可靠性S-N曲線，無需進行成組疲勞性能試驗，大大節省了試樣數量和試驗時間。

附圖說明

圖1為本發明所述方法的流程框圖。

圖中符號說明如下：

Si為疲勞應力水平，Ni為疲勞壽命。

具體實施方式

圖1為本發明所述方法的流程框圖，具體實施方式如下：

步驟一、輸入疲勞性能試驗數據

輸入不同疲勞應力水平下的疲勞壽命試驗的小子樣數據(Si,Ni)(i＝1,2,…,n)，其中Si為疲勞應力水平，Ni為疲勞壽命。

步驟二、疲勞性能S-N曲線參數估計

疲勞性能S-N曲線表達式為

式中，S∞、α、A均為材料常數。

由步驟一中的疲勞性能試驗數據，採用線性回歸方法，估計公式(1)的材料常數α、A、S∞，即

式中，σ為疲勞性能試驗數據的子樣標準差。

由式(2)至式(4)可以看出，待定常數α、A、σ均為參數S∞的函數，通過求解方程(5)，獲得參數S∞，再將S∞的解代入式(2)至式(4)中，即可得到參數α、A、σ。

步驟三、疲勞性能S-N曲線的可靠性評估

根據正態分布理論和t分布理論，基於步驟二中參數α、A、S∞、σ的估計值，對疲勞性能S-N曲線進行可靠性評估，獲得考慮可靠度和置信度的疲勞S-N曲線表達式

式中，Np為考慮可靠度的疲勞壽命、Npγ為考慮可靠度和置信度的疲勞壽命，p為可靠度，γ為置信度，為標準差修正係數，up、tγ分別為標準正態分布和t分布的分位點。