本發(fā)明涉及一種基于低周疲勞的選材方法，屬于低周疲勞領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

實(shí)際工程中很多零件在全壽命期間，只受到有限次的變動(dòng)載荷，如：燃?xì)廨喖鞍l(fā)動(dòng)機(jī)，高壓容器，飛機(jī)起落架等，因此低周疲勞零件的材料選擇具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。一般現(xiàn)階段低周疲勞的材料選擇方式為,根據(jù)疲勞曲線選定材料，通過(guò)實(shí)際疲勞測(cè)試確定。這些方式，通常需要對(duì)材料進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)確定疲勞曲線，疲勞實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)，不能快速的選擇材料，同時(shí)試制零件使得選材的成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于低周疲勞的選材方法，能夠以較短的時(shí)間、較低的成本，根據(jù)設(shè)計(jì)疲勞次數(shù)選取適當(dāng)?shù)牟牧稀?/p>

本發(fā)明按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于低周疲勞的選材方法，根據(jù)低周疲勞中總應(yīng)變幅和疲勞次數(shù)呈線性關(guān)系，總應(yīng)變幅與材料楊氏模量呈近似線性關(guān)系，通過(guò)迭代計(jì)算，快速確定滿足設(shè)計(jì)疲勞次數(shù)的材料的楊氏模量，并根據(jù)楊氏模量尋找相應(yīng)的材料,具體步驟為：

步驟1，假定楊氏模量E₁；

步驟2，根據(jù)零件模型建立有限元模型；

步驟3，根據(jù)零件所處實(shí)際工況，通過(guò)有限元分析，得到楊氏模量為E₁時(shí)的疲勞次數(shù)N₁；

步驟4，將設(shè)計(jì)疲勞次數(shù)N和N₁帶入n＝N/N₁，得到比例系數(shù)n；

步驟5，將E₁和n帶入E₂＝n*E₁，得到修正后的楊氏模量E₂；

步驟6，通過(guò)有限元計(jì)算楊氏模量為E₂時(shí)零件的疲勞次數(shù)N₂；

步驟7，將N和N₂帶入n₂＝N/N₂，得到比例系數(shù)n₂，計(jì)算N與N₂的疲勞次數(shù)誤差α；步驟8，若滿足|α|≤5％，則該零件設(shè)計(jì)疲勞次數(shù)的材料的楊氏模量為E₂；若不滿足|α|≤5％，重新賦值n＝n₂，E₁＝E₂，并重新進(jìn)行步驟5至步驟7，重復(fù)循環(huán)至|α|≤5％為止。

進(jìn)一步地,所述的疲勞次數(shù)誤差α的計(jì)算方法為:

在低周疲勞中總應(yīng)變幅由塑性應(yīng)變幅ε_ap，彈性應(yīng)變幅ε_ae組成，根據(jù)Manson-Coffin公式ε_at＝ε_ae+ε_ap，在低周疲勞中ε_at與疲勞次數(shù)N成線性關(guān)系，因?yàn)閺椥詰?yīng)變幅ε_ae與楊氏模量E成線性關(guān)系，塑性應(yīng)變幅ε_ap與楊氏模量E成近似線性關(guān)系，所以總應(yīng)變幅ε_at與氏模量成線性E成近似線性關(guān)系,

疲勞次數(shù)誤差α的計(jì)算公式為：

式中：α為疲勞次數(shù)誤差；

N為設(shè)計(jì)疲勞次數(shù)；

N₂為楊氏模量為E₂時(shí)零件的疲勞次數(shù)。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、能夠有效減少根據(jù)疲勞周期選材所用時(shí)間；

2、能夠減少根據(jù)疲勞周期選材實(shí)驗(yàn)的成本；

3、能夠根據(jù)疲勞周期快速確定材料的選取范圍；

4、能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的后續(xù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供方便。

附圖說(shuō)明

圖1一種基于低周疲勞的選材方法實(shí)現(xiàn)流程圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于所述范圍。

實(shí)施例1：如圖1所示，一種基于低周疲勞的選材方法，根據(jù)低周疲勞中總應(yīng)變幅和疲勞次數(shù)呈線性關(guān)系，總應(yīng)變幅與材料楊氏模量呈近似線性關(guān)系，通過(guò)迭代計(jì)算，快速確定滿足設(shè)計(jì)疲勞次數(shù)的材料的楊氏模量，并根據(jù)楊氏模量尋找相應(yīng)的材料,具體步驟為：

步驟1，假定楊氏模量E₁；

步驟2，根據(jù)零件模型建立有限元模型；

步驟3，根據(jù)零件所處實(shí)際工況，通過(guò)有限元分析，得到楊氏模量為E₁時(shí)的疲勞次數(shù)N₁；

步驟4，將設(shè)計(jì)疲勞次數(shù)N和N₁帶入n＝N/N₁，得到比例系數(shù)n；

步驟5，將E₁和n帶入E₂＝n*E₁，得到修正后的楊氏模量E₂；

步驟6，通過(guò)有限元計(jì)算楊氏模量為E₂時(shí)零件的疲勞次數(shù)N₂；

步驟7，將N和N₂帶入n₂＝N/N₂，得到比例系數(shù)n₂，計(jì)算N與N₂的疲勞次數(shù)誤差α；

步驟8，若滿足|α|≤5％，則該零件設(shè)計(jì)疲勞次數(shù)的材料的楊氏模量為E₂；若不滿足|α|≤5％，重新賦值n＝n₂，E₁＝E₂，并重新進(jìn)行步驟5至步驟7，重復(fù)循環(huán)至|α|≤5％為止。

進(jìn)一步地,所述的疲勞次數(shù)誤差α的計(jì)算方法為:

在低周疲勞中總應(yīng)變幅由塑性應(yīng)變幅ε_ap，彈性應(yīng)變幅ε_ae組成，根據(jù)Manson-Coffin公式ε_at＝ε_ae+ε_ap，在低周疲勞中ε_at與疲勞次數(shù)N成線性關(guān)系，因?yàn)閺椥詰?yīng)變幅ε_ae與楊氏模量E成線性關(guān)系，塑性應(yīng)變幅ε_ap與楊氏模量E成近似線性關(guān)系，所以總應(yīng)變幅ε_at與氏模量成線性E成近似線性關(guān)系,

疲勞次數(shù)誤差α的計(jì)算公式為：

式中：α為疲勞次數(shù)誤差；

N為設(shè)計(jì)疲勞次數(shù)；

N₂為楊氏模量為E₂時(shí)零件的疲勞次數(shù)。