(19)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 202210838829.3 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 华东理工大 学 地址 200237 上海市徐汇区梅陇路13 0号 (72)发明人 谈建平　张瑞凯　李越　占勇　 曾鑫　常帅　张坤　朱文波　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 杜阳阳 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种适用 于复杂结构的疲劳断裂预测方法 及系统 (57)摘要 本发明公开了一种适用于复杂结构的疲劳 断裂预测方法及系统。 方法包括： 将待预测区域 的工况划分为多个子过程获得子过程集， 通过当 前子过程迭代次数下的等效应力强度因子、 裂纹 增量次数确定当前子过程迭代次数下的裂纹尺 寸， 然后更新子过程集， 并进行下一次子过程集 的迭代运算， 直至子过程集为空。 本发明将整个 待预测区域的工况划分为多个子过程， 进行更新 迭代运算， 从而实现了对整个工况下的复杂结构 区域的断裂情况的预测， 弥补了现有技术无法预 测复杂结构区域断裂情况的空白。 权利要求书5页 说明书13页 附图1页 CN 115221757 A 2022.10.21 CN 115221757 A 1.一种适用于复杂结构的疲劳断裂预测方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 确定待预测区域在当前子过程迭代次数 下的子过程 集； 确定所述当前子过程迭代次数下的子过程集中的各个子过程的等效应力强度因子； 所 述等效应力强度因子包括： 裂纹前沿最深点的第一等效应力强度因子和裂纹前沿表面点的 第二等效应力强度因子； 根据所述等效应力强度因子确定第 一子过程和第 二子过程； 所述第 一子过程为所述第 一等效应力强度因子最大的子过程， 所述第二子过程为所述第一等效应力强度因子最小的 子过程； 确定裂纹增量次数； 所述裂纹增量次数为较小子过程的运行次数； 所述较小子过程为 所述第一子过程和所述第二子过程中运行次数较小的子过程； 根据所述第 一子过程、 所述第 二子过程和所述裂纹增量 次数确定所述当前子过程迭代 次数下的裂纹尺寸； 从所述子过程集删除所述较小子过程， 并根据所述裂纹增量 次数更新所述子过程集中 的较大子过程的运行次数； 所述较大子过程为所述第一子过程和所述第二子过程中运行次 数较大的子过程； 判断更新后的子过程 集是否为空集， 得到第一判断结果； 若所述第一判断结果为是， 则根据 所述当前子过程迭代次数下的裂纹尺寸确定所述待 预测区域是否发生断裂； 若所述第一判断结果为否， 则将所述更新后的子过程集作为下一子过程迭代次数下的 子过程集进行迭代， 直至所述子过程 集为空。 2.根据权利要求1所述的适用于复杂结构的疲劳断裂预测方法， 其特征在于， 所述确定 所述当前子过程迭代次数 下的子过程 集中的各个子过程的等效应力强度因子， 具体包括： 获取待预测区域的常数属性； 所述常数属性包括： 结构尺寸、 载荷和材 料属性； 根据所述常数属性， 利用有限元法计算应力系数； 获取上一子过程迭代次数下的裂纹尺寸； 所述裂纹尺寸包括所述最深点的第 一裂纹尺 寸和所述表面 点的第二裂纹尺寸； 根据所述常数属性、 上一子过程迭代次数下的第 一裂纹尺寸和上一子过程迭代次数下 的第二裂纹尺寸， 利用有限元法确定当前子过程迭代次数下的所述最深点的影响系数和当 前子过程迭代次数 下的所述表面 点的影响系数； 根据所述应力系数和当前子过程迭代次数下的所述最深点的影响系数确定当前子过 程迭代次数下的第一等效应力强度因子， 根据所述应力系数和当前子过程迭代次数下的所 述表面点的影响系数确定当前子过程迭代次数 下的所述第二 等效应力强度因子 。 3.根据权利要求1所述的适用于复杂结构的疲劳断裂预测方法， 其特征在于， 所述根据 所述第一子过程、 所述第二子过程和所述裂纹增量次数确定所述当前子过程迭代次数下的 裂纹尺寸， 具体包括： 确定所述第 一子过程的第 一等效应力强度因子为第 一最大等效应力强度因子， 所述第 二子过程的第二 等效应力强度因子为第一 最小等效应力强度因子； 根据所述第一最大等效应力强度因子和第一最小等效应力强度因子确定第一等效应 力强度因子幅；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115221757 A 2对所述第一 等效应力强度因子幅进行塑性 修正得到第一塑性 等效应力强度因子幅； 根据所述第 一最大等效应力强度因子、 所述第 一最小等效应力强度因子和所述第 一塑 性等效应力强度因子幅计算第一有效应力强度因子幅； 根据所述第一有效应力强度因子幅计算第一裂纹扩展速率； 根据所述第一扩展速率和所述裂纹增量次数确定所述当前子过程迭代次数下的第一 裂纹扩展量； 根据所述当前子过程迭代次数下的第一裂纹扩展量确定所述当前子过程迭代次数下 的所述最深点的第一裂纹尺寸； 确定所述第 一子过程的第 二等效应力强度因子为第 二最大等效应力强度因子， 确定所 述第二子过程的第二 等效应力强度因子为第二 最小等效应力强度因子； 根据所述第二最大等效应力强度因子和第二最小等效应力强度因子确定第二等效应 力强度因子幅； 对所述第二 等效应力强度因子幅进行塑性 修正得到第二塑性 等效应力强度因子幅； 根据所述第 二最大等效应力强度因子、 所述第 二最小等效应力强度因子和所述第 二塑 性等效应力强度因子幅计算第二有效应力强度因子幅； 根据所述第二有效应力强度因子幅计算第二裂纹扩展速率； 根据所述第二扩展速率和所述裂纹增量次数确定所述当前子过程迭代次数下的第二 裂纹扩展量； 根据所述当前子过程迭代次数下的第二裂纹扩展量确定所述当前子过程迭代次数下 的所述表面 点的第二裂纹尺寸。 4.根据权利要求2所述的适用于复杂结构的疲劳断裂预测方法， 其特征在于， 所述根据 所述当前子过程迭代次数 下的裂纹尺寸确定所述待预测区域是否发生断裂， 具体包括： 根据所述常数属性和当前子过程迭代次数下的第 一裂纹尺寸， 确定所述最深点的第 一 最终影响系 数； 根据所述常数属性和当前子过程迭代次数下 的第二裂纹尺寸， 确定所述表 面点的第二 最终影响系数； 根据所述应力系数和所述第一最终影响系数确定所述最深点的第一最终等效应力强 度因子， 根据所述应力系数和所述第二最终影响系数确定所述表面点的第二最终等效应力 强度因子； 对所述第一最终等效应力强度因子进行塑性修正得到第一最终塑性等效应力强度因 子， 对所述第二最终等效应力强度因子进行塑性修正得到第二最终塑性等效应力强度因 子； 判断所述第一最终塑性等效应力强度因子和所述第二最终塑性等效应力强度因子是 否满足预设标准， 得到第二判断结果； 若所述第二判断结果 为是， 则所述待预测区域未发生断裂； 若所述第二判断结果 为否， 则所述待预测区域发生断裂。 5.根据权利要求2所述的适用于复杂结构的疲劳断裂预测方法， 其特征在于， 所述根据 所述常数属性， 利用有限元法计算应力系数， 具体包括： 根据所述常数属性， 利用有限元法确定应力； 所述应力包括： 正应力、 深度剪应力和长 度剪应力；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115221757 A 3