(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 202111287209.7 (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　何金超　伊枭剑　刘勇　 王喆　廖鼎　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 一种耦合缺口与尺寸效应的概率疲劳寿命 预测方法 (57)摘要 本发明公开一种耦合缺口与尺寸效应的概 率疲劳寿命 预测方法， 应用于装甲车辆结构强度 校核及可靠性评估领域。 为解决金属结构件在缺 口、 尺寸效应及不确定性共同作用下的疲劳寿命 预测问题， 本发明通过耦合高应力体积(面积)法 与威布尔分布， 建立了一种综合考虑缺口与尺寸 效应的金属结构件概率疲劳寿命 预测方法； 本发 明方法以高应力体积(面积)法为基础， 吻合疲劳 失效机理； 基于威布尔分布量化疲劳寿命分散 性， 可有效涵盖材料不确定性， 满足疲劳可靠性 设计需求； 体积法与面积法的结合使本发明所提 方法具有对任意失效模式的普适性， 操作简便， 适用面广。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 113919079 A 2022.01.11 CN 113919079 A 1.一种耦合 缺口与尺寸效应的概 率疲劳寿命预测方法， 其特 征在于， 包括： S1、 对不同尺寸缺口试样进行有限元分析， 确定潜在疲劳失效危险区域， 潜在疲劳失效 危险区域包 含若干危险节点； S2、 提取潜在疲劳失效危险区域内所有危险节点的最大主应力峰值， 据此计算不同尺 寸缺口试样高应力体积与高应力面积； S3、 基于步骤S2所得高应力体积与高应力面积分别建立不同尺寸缺口试样间的疲劳寿 命转换公式； S4、 基于统计方法获取不同尺寸缺口试样所用材料的疲劳寿命分散指数k及特征疲劳 寿命N， 作为两参数威布尔分布的形状与位置参数； S5、 基于步骤S3所得疲劳寿命转换公式与步骤S4所得威布尔分布参数， 预测构件疲劳 寿命。 2.根据权利要求1所述的一种耦合缺口与尺寸效应的概率疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 步骤S1所述有限元分析为线弹性分析。 3.根据权利要求1所述的一种耦合缺口与尺寸效应的概率疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 步骤S1所述潜在疲劳失效危险区域包含应力值大于或等于最大主应力值60％的所有 节点。 4.根据权利要求1所述的一种耦合缺口与尺寸效应的概率疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 步骤S2所述高应力节点包括应力值大于或等于最大主应力值90％的所有节点。 5.根据权利要求1所述的一种耦合缺口与尺寸效应的概率疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 步骤S2中 高应力体积计算式为： 其中， V为某尺寸缺口试样高应力体积， Vr为某尺寸缺口试样危险区域体积， Nh,v为某尺 寸缺口试样高应力节点数， Nr,v为某尺寸缺口试样高应力区域节点总数。 6.根据权利要求5所述的一种耦合缺口与尺寸效应的概率疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 步骤S2中 高应力面积计算式为： 其中， A为某尺寸缺口试样高应力面积， Ar为某尺寸缺口试样危险区域表面积， Nh,s为某 尺寸缺口试样危险区域表面高应力节点数， Nr,s为某尺寸缺口试样危险区域表面节点数。 7.根据权利要求6所述的一种耦合缺口与尺寸效应的概率疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 步骤S3所述 疲劳寿命转换公式为： 其中， N1、 N2为某两个不同尺寸缺口试样疲劳寿命， V1、 V2为某两个不同尺寸缺口试样高 应力体积， A1、 A2为某两个不同尺寸 缺口试样高应力面积， β1、 β2为拟合参数。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113919079 A 28.根据权利要求7所述的一种耦合缺口与尺寸效应的概率疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 步骤S4具体实现过程 为： 首先， 将同一应力幅值下的疲劳寿命按数值大小排序， 分别计算各疲劳寿命对应失效 概率， 对疲劳寿命与失效概 率进行线性拟合获取 该应力幅值下的k和N； 其次， 求解不同应力幅值下的k和N； 最终， k取 各应力幅值下均值； 特征疲劳寿命N 根据以下公式求得： σa＝a(N)b 其中， a、 b为曲线拟合 参数， σa为应力幅值。 9.根据权利要求8所述的一种耦合缺口与尺寸效应的概率疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 步骤S5中构件疲劳寿命计算式为： 其中， V0和A0分别为参考试样高应力体积和高应力面积， Nf为疲劳寿命。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113919079 A 3