一种金属材料的疲劳寿命计算方法及装置

本申请涉及金属材料寿命预测，尤其是涉及一种金属材料的疲劳寿命计算方法及装置。

背景技术：

1、钢结构由于其高强、轻质特性而广泛应用于基础设施工程。带正交异性钢桥面板的钢箱梁桥因其自重轻、承载力高、施工方便且具有良好的气动性能等优点而被广泛应用于大跨公路和铁路桥梁中。然而，桥梁通车后不久，钢箱梁桥焊接节点就出现了严重的疲劳裂纹，其疲劳开裂寿命往往不足10年，远低于其整桥的设计使用寿命，正交异性钢桥面板的疲劳开裂问题已经成为困扰我国大跨桥梁服役性能的重要制约问题。

2、基于此，本申请提供了一种金属材料的疲劳寿命计算方法，可以准确的计算出各种不同金属材料的疲劳寿命。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种金属材料的疲劳寿命计算方法及装置，以实现准确的计算出各种不同金属材料的疲劳寿命。

2、第一方面，本申请实施例提供的一种金属材料的疲劳寿命计算方法，该方法包括：获取待检测金属材料的疲劳数据；根据所述疲劳数据，确定所述待检测金属材料的断裂扩展速率；所述断裂扩展速率为对所述待检测金属材料进行仿真循环拉伸测试过程中，所述待检测金属材料的仿真试件在当前循环的应力比下的断裂扩展速率；根据所述断裂扩展速率，确定所述金属材料的疲劳寿命。

3、本申请实施例提供的金属材料的疲劳寿命计算方法，可以根据待检测金属材料的疲劳数据，计算该待检测金属材料的仿真试件在当前循环的应力比下的断裂扩展速率，进而确定金属材料的疲劳寿命。可以在考虑应力比的情况下计算金属材料的疲劳裂纹扩展寿命，能够更为简单、准确的计算出各种不同金属材料的疲劳寿命，准确性更高，适用性更广。

4、一种可能的实现方式，所述疲劳数据包括：能量释放率；所述能量释放率为根据裂纹类型确定；所述试件由多个试件单元组成；所述裂纹类型包括第一裂纹类型、第二裂纹类型和第三裂纹类型时，所述能量释放率包括第一能量释放率、第二能量释放率、第三能量释放率；所述第一能量释放率为所述第一裂纹类型对应的能量释放率；所述第二能量释放率为所述第二裂纹类型对应的能量释放率；所述第三能量释放率为所述第三裂纹类型对应的能量释放率；所述第一能量释放率包括第一最大能量释放率和第一最小能量释放率；所述第二能量释放率包括第二最大能量释放率和第二最小能量释放率；所述第三能量释放率包括第三最大能量释放率和第三最小能量释放率；针对所述试件中的任一试件单元，所述应力比的确定过程包括：根据所述第一最大能量释放率、所述第二最大能量释放率和所述第三最大能量释放率，确定所述试件的等效最大能量释放率；根据所述第一最小能量释放率、所述第二最小能量释放率和所述第三最小能量释放率，确定所述试件的等效最小能量释放率；根据所述等效最大能量释放率和所述等效最小能量释放率，确定所述应力比。

5、一种可能的实现方式，所述根据所述等效最大能量释放率和所述等效最小能量释放率，确定所述应力比，包括：

6、

7、其中，ri为第i个试件单元的应力比，n为循环次数，为第i个试件单元在第n次循环中的等效最小能量释放率；为第i个试件单元在第n次循环中的等效最大能量释放率。

8、一种可能的实现方式，根据所述疲劳数据，确定所述待检测金属材料的断裂扩展速率，包括：针对所述试件中的任一试件单元，根据所述试件单元的等效最大能量释放率和等效最小能量释放率，确定所述试件单元的能量释放率变化值；根据所述应力比和所述能量释放率变化值，确定所述断裂扩展速率。

9、一种可能的实现方式，所述根据所述应力比和所述能量释放率变化值，确定所述断裂扩展速率，包括：

10、

11、其中，为第i个试件单元的断裂扩展速率，δgi为所述能量释放率变化值，c、γ、m为所述金属材料的材料参数，α为复合系数。

12、一种可能的实现方式，所述复合系数为根据第一最大能量释放率、第一最小能量释放率、第二最大能量释放率、第二最小能量释放率、第三最大能量释放率、第三最小能量释放率、所述试件的应力状态确定。

13、一种可能的实现方式，所述根据所述断裂扩展速率，确定所述金属材料的疲劳寿命，包括：针对所述试件中的任一试件单元，根据所述断裂扩展速率和所述试件单元的长度，确定所述试件单元在断裂单位裂纹长度时所需的断裂循环次数；确定所述试件中所述断裂循环次数最小的试件单元为断裂单元，所述断裂单元的断裂循环次数为所述当前循环的循环次数；根据所述当前循环的循环次数和历史循环的循环次数，确定所述试件的循环次数；所述历史循环为所述当前循环之前的循环；所述循环次数用于表示所述疲劳寿命。

14、第二方面，本申请实施例提供了一种金属材料的疲劳寿命计算装置，该装置包括：获取模块、处理模块。

15、其中，获取模块，用于获取待检测金属材料的疲劳数据；

16、处理模块，用于根据所述疲劳数据，确定所述待检测金属材料的断裂扩展速率；所述断裂扩展速率为对所述待检测金属材料进行仿真循环拉伸测试过程中，所述待检测金属材料的仿真试件在当前循环的应力比下的断裂扩展速率；根据所述断裂扩展速率，确定所述金属材料的疲劳寿命。

17、第三方面，本申请实施例提供了一种金属材料的疲劳寿命计算设备，该金属材料的疲劳寿命计算设备具有实现上述第一方面或任一种可能的实现方式的金属材料的疲劳寿命计算方法的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

18、第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面或任一种可能的实现方式的金属材料的疲劳寿命计算方法。

19、第五方面，本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面或任一种可能的实现方式的金属材料的疲劳寿命计算方法。

20、其中，第二方面至第五方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同可能的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

1.一种金属材料的疲劳寿命计算方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述疲劳数据包括：能量释放率；所述能量释放率为根据裂纹类型确定；所述试件由多个试件单元组成；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述等效最大能量释放率和所述等效最小能量释放率，确定所述应力比，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述疲劳数据，确定所述待检测金属材料的断裂扩展速率，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述应力比和所述能量释放率变化值，确定所述断裂扩展速率，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述复合系数为根据第一最大能量释放率、第一最小能量释放率、第二最大能量释放率、第二最小能量释放率、第三最大能量释放率、第三最小能量释放率、所述试件的应力状态确定。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述断裂扩展速率，确定所述金属材料的疲劳寿命，包括：

8.一种金属材料的疲劳寿命计算装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种金属材料的疲劳寿命计算设备，其特征在于，所述金属材料的疲劳寿命计算设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令以实现权利要求1至8中任一项所述的金属材料的疲劳寿命计算方法。

10.一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机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使处理器实现权利要求1至9任一项所述的金属材料的疲劳寿命计算方法。