(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 202111287208.2 (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 内蒙古第一机 械集团有限公司 　 北京理工大 学 (72)发明人 朱顺鹏　叶文龙　王喆　刘勇　 伊枭剑　牛晓鹏　廖鼎　 (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 一种尺寸效应下耦合应力梯度的缺口结构 疲劳分析方法 (57)摘要 本发明公开一种尺寸效应下耦合应力梯度 的缺口结构疲劳分析方法， 应用于特种车辆结构 完整性与可靠性评估领域， 为解决不同缺口尺寸 的复杂工程构 件疲劳寿命预测问题， 本发明在临 界距离与疲 劳寿命初始关系式的基础上， 引入缺 口尖端相对应力梯度对缺口构件尺寸效应进行 解释并修正其临界距离与疲劳寿命初始关系式， 得到新的临界距离模型， 从而得到尺 寸效应下基 于应力梯度修 正的疲劳寿 命预测模型。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 113919078 A 2022.01.11 CN 113919078 A 1.一种尺寸效应下耦合应力梯度的缺口结构疲劳分析方法， 其特征在于， 在临界距离 与疲劳寿命之 间关系初始关系式基础上， 引入缺口尖端相对应力 梯度对缺口构件尺寸效应 进行解释并修正其临界距离与疲劳寿命初始关系式， 得到新的临界距离模型， 从而得到尺 寸效应下基于应力 梯度修正的疲劳寿命预测模型； 采用该疲劳寿命预测模 型进行缺口结构 疲劳寿命预测。 2.根据权利要求1所述的一种尺寸效应下耦合应力梯度的缺口结构疲劳分析方法， 其 特征在于， 采用该疲劳寿命预测模型进行缺口结构疲劳寿命预测的过程 为： S1.对待分析缺口构件进行弹塑性有限元分析， 根据等效应力云图确定缺口尖端附近 可能发生 疲劳失效的危险区域， 所述 危险区域包括若干单 元； S2.提取缺口尖端附近所有单 元在稳定循环内的最大主应力分布； S3.将步骤S2得到的最大主应力分布作为输入， 结合光滑试件S ‑N曲线， 根据缺口尖端 附近应力下降最快 方向上所有单元最大主应力分布确定临界距离值； S4.根据S3中得到的缺口尖端附近应力下降最快方向上所有单元最大主应力分布， 计 算缺口尖端相对应力梯度； S5.将相对应力梯度和临界距离及疲劳寿命结合起来， 计算得到基于相对应力梯度修 正的临界距离模型； S6.将步骤S3得到的临界距离值带入修正的临界距离模型， 得到缺口构件的疲劳寿命 预测。 3.根据权利要求2所述的一种尺寸效应下耦合应力梯度的缺口结构疲劳分析方法， 其 特征在于， 步骤S3的临界距离值 根据下式计算： 其中， σeff表示通过光滑试件S ‑N曲线确定的有效应力， l0是临界距 离线法中临界距 离值 的一半， σ1是缺口尖端附近应力下降最快方向上的最大主应力， x表示最大主应力到缺口尖 端的距离， θ 是最大主应力与极坐标之间夹角。 4.根据权利要求2所述的一种尺寸效应下耦合应力梯度的缺口结构疲劳分析方法， 其 特征在于， 步骤S4 缺口尖端相对应力梯度Sσ的计算式为： 其中， σmax为缺口尖端最大主应力即σmax＝σ1(x＝0)， Sσ为缺口尖端相对应力梯度归一化 处理。 5.根据权利要求2所述的一种尺寸效应下耦合应力梯度的缺口结构疲劳分析方法， 其 特征在于， 步骤S5所述 缺口构件修 正的临界距离模型， 根据缺口构件有限元计算得到 。 6.根据权利要求5所述的一种尺寸效应下耦合应力梯度的缺口结构疲劳分析方法， 其 特征在于， 所述 缺口构件修 正的临界距离模型表达式为： 其中， l为缺口件临界距离， Sσ为缺口尖端相对应力梯度， Nf为缺口件疲劳寿命， am， a2， b2权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113919078 A 2为拟合参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113919078 A 3