(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 202111287109.4 (22)申请日 2021.11.02 (71)申请人 电子科技大 学 地址 611731 四川省成 都市高新区 （西区） 西源大道 2006号 申请人 北京理工大 学　 内蒙古第一机 械集团有限公司 (72)发明人 朱顺鹏　吴炎来　伊枭剑　张宏伟　 王喆　何金超　牛晓鹏　 (74)专利代理 机构 成都虹盛汇泉专利代理有限 公司 51268 代理人 王伟 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种加权耦合最弱链模型的缺口结构概率 疲劳寿命预测方法 (57)摘要 本发明公开一种加权耦合最弱链模型的缺 口结构概率疲劳寿命预测方法， 应用于装甲车辆 结构完整性与可靠性评估领域， 针对现有技术无 法解决塑性金属结构件承受循环疲劳载荷以及 缺口效应和尺寸效应共同作用时疲劳寿命的预 测问题， 本发 明通过引入基于材料位置和应力大 小的权函数来对缺口效应进行修正， 得到一个新 的基于最弱链模 型的疲劳寿命预测公 式； 能够同 时综合表征缺口效应和尺寸效应的作用， 寿命预 测准确率高。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 113987682 A 2022.01.28 CN 113987682 A 1.一种加权耦合最弱链模型的缺口结构概率疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 采用基 于应力场强法权函数来对不同位置的材料疲劳失效概率进行修正， 在最弱链模型的基础 上， 得到概率疲劳寿命预测模型， 基于概率疲劳寿命预测模型进行缺口结构概率疲劳寿命 预测。 2.根据权利要求1所述的一种加权耦合最弱链模型的缺口结构概率疲劳寿命预测方 法， 其特征在于， 得到概 率疲劳寿命预测模型的过程 为： S1、 对待分析构件进行弹塑性有限元分析， 确定危险点和危险区域， 所述各危险区域中 包括若干危险边界单 元； S2、 获取危险区域对应的所有危险边界单元在某个稳定循环内的von  Mises等效应力 峰值， 分别计算 危险边界单 元内相对应力梯度； S3、 以缺口根部为起点， 记为A点； 沿S2中最大相对应力梯度方向， 求得von  Mises等效 应力值为危险点应力值50％的点的位置， 记 为B点； 以A 点为球心， A 点与B点距离为半径的不 完整球体为疲劳损伤区域， 提取该疲劳损伤区域内所有四面体网格单元的坐标以及von   Mises等效应力值； S4、 根据步骤S3得到 的疲劳损伤区域内所有四面体网格单元的坐标和von  Mises等效 应力值， 分别计算各四面体网格单 元的权函数； S5、 利用统计方法分别获取材料的疲劳分散指数KN以及特征疲劳寿命N*， 分别代入作为 两参数威布尔分布的形状参数和位置参数； S6、 将步骤S4求得的权函数和步骤S5的威布尔分布参数， 代入最弱链模型， 得到概率疲 劳寿命预测模型。 3.根据权利要求2所述的一种加权耦合最弱链模型的缺口结构概率疲劳寿命预测方 法， 其特征在于， 步骤S1所述 危险区域包括所有发生局部应力集中的区域。 4.根据权利要求2所述的一种加权耦合最弱链模型的缺口结构概率疲劳寿命预测方 法， 其特征在于， 步骤S5获取材料的疲劳分散指数KN以及特征疲劳寿命N*的过程为： 首先将 同一应力水平下的不用疲劳寿命按数值大小顺序排列， 分别计算各疲劳寿命对应下的失效 概率， 对疲劳寿命与失效率进行线性拟合获得该应力水平下的KN和N*； 求解不同应力水平下 的分布参数KN和N*， 最终KN取所有应力水平下疲劳寿命指数的均值， 并且拟合疲劳特征寿命 N*和应力水平σmax的Basqui n公式： σmax＝a(N*)b； 其中， a、 b为材 料常数。 5.根据权利要求4所述的一种加权耦合最弱链模型的缺口结构概率疲劳寿命预测方 法， 其特征在于， 所述a、 b在拟合 疲劳特征寿命N*同时获得。 6.根据权利要求2所述的一种加权耦合最弱链模型的缺口结构概率疲劳寿命预测方 法， 其特征在于， 步骤S6所述 概率疲劳寿命预测模型表达式为： 其中， Nf为疲劳寿命， V(i)为第i个四面体网格单元的体积， VΩ为疲劳损伤区域的体积， N* 和KN分别威布尔位置参数和形状参数， 为第i个四面体网格单元的权函数，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113987682 A 2第i个四面体网格单元的von  Mises等效应力幅值， r(i)第i个四面体网格单元到缺口根 部的距离， θ(i)第i个四面体网格单 元与最大应力梯度方向的偏离角。 7.根据权利要求6所述的一种加权耦合最弱链模型的缺口结构概率疲劳寿命预测方 法， 其特征在于， 表达式为： 其中， σa,max为构件最大vo n Mises等效应力， R为 疲劳损伤区域的半径。 8.根据权利要求6所述的一种加权耦合最弱链模型的缺口结构概率疲劳寿命预测方 法， 其特征在于， 根据步骤S6的概率疲劳寿命预测模型， 求解构件在不同寿命下的失效概 率， 获得构件疲劳试验寿命分散性量化结果， 以50％失效概率时构件的疲劳寿命作为预测 结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113987682 A 3