缺口-尺寸效应下疲劳寿命预测：考虑应力梯度的临界距离理论

疲劳断裂是金属材料最普遍的失效模式之一,而由缺口特征引发的应力梯度效应更是工程部件抗疲劳设计的关键瓶颈问题。因此,发展高精度的缺口疲劳强度分析方法是保障工程结构服役完整性的关键。据此,提出耦合临界距离理论与Weibull分布的缺口件疲劳寿命预测模型,并综合考虑尺寸效应及应力梯度效应对临界距离的影响。研究表明,在给定疲劳寿命下,临界距离随应力梯度增大而减小,故提出基于相对应力梯度修正的临界距离模型,以合理量化尺寸效应对临界距离的影响。最后,基于镍基合金GH4169与铝合金Al 2024-T351的缺口疲劳试验数据进行模型验证与对比,结果表明新模型相较于传统临界距离理论预测精度显著提高。     

耦合临界平面-临界距离理论的缺口结构疲劳寿命预测

工程中，为满足各种功能性需求，几何不连续特征广泛存在；同时，受疲劳影响的结构在服役时大都承受复杂多轴载荷作用。因而，亟需精确的缺口结构多轴疲劳寿命预测模型为结构抗疲劳设计及安全使役保障提供理论支撑。通过将临界平面法中经典的Fatemi-Socie模型与临界距离理论结合，提出了一种多轴载荷作用下缺口结构疲劳寿命预测方法，并以TC4轴肩试件疲劳试验数据验证了其有效性。结果显示，该方法可克服直接基于危险点应力应变数据预测寿命时的保守估计问题，预测值与真实值误差在2倍以内。最后，将该方法应用于某压气机盘疲劳寿命预测。