一种测定复合材料剩余强度与剩余寿命的应力控制方法，该方法有三大步骤：步骤一、应力控制剩余强度模型；步骤二、应力控制剩余强度的随机模型；步骤三、模型参数估计。本发明专利技术简单实用、操作方便、计算精度高，能合理表征复合材料疲劳损伤。本发明专利技术在测试技术领域里具有较好的实用价值和广阔地应用前景。
【技术实现步骤摘要】
【技术保护点】
一种测定复合材料剩余强度与剩余寿命的应力控制方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一、应力控制剩余强度模型疲劳损伤导致强度下降，随时间变化的复合材料有效模量降表示为dR(n)dn=-f(r,s,ω)Rb-1(n)---(1)]]>式中，f(r,s,ω)为最大疲劳应力s、加载频率ω和应力比r的函数；在不考虑加载顺序效应及不改变应力水平的情况下，对上式积分，得到n＝f(r,s,ω)[R0‑R(n)]b (2)式中，R0为拟合强度极限，对于给定的加载频率ω和应力比r，f(r,s,ω)＝f(s)，则式(2)为n＝f(s)[R0‑R(n)]b (3)式(3)即为剩余强度R‑疲劳应力s‑疲劳应力循环次数n的关系曲面，根据S‑N曲线规律，S‑N曲线常采用幂函数式表示：N＝C(S‑S0)m (4)式中，C和m为材料常数，S为疲劳强度，S0为拟合疲劳极限；由式(4)得f(s)＝C(s‑S0)m (5)将式(5)代入式(3)，获得应力控制剩余强度的方程n＝C(s‑S0)m[R0‑R(n)]b (6)步骤二、应力控制剩余强度的随机模型将式(6)随机化，即得到应力控制剩余强度的随机模型np=C(s-S0)m[R0-R(n)]b·exp[upk^σ]---(7)]]>npγ=C(s-S0)m[R0-R(n)]b·exp{σ·[k^up+tγ1n+up2(k^2-1)]}---(8)]]>对式(6)随机化，并取对数，得到Y＝a0+a1x1+a2x2+U (9)式中，Y＝lgn，a0＝lgC，a1＝m，a2＝b，x1＝lg(s‑S0)，x2＝lg[R0‑R(n)]，U＝lgX(n)，且U为正态随机变量N[0,σ2]；由式(9)知，Y为正态随机变量N[a0+a1x1+a2x2,σ2]，则根据极大似然法，得到a0=y‾-a1x‾1+a2x‾2---(10)]]>a1=L12L20-L22L10L12L21-L11L22---(11)]]>a2=L21L10-L11L20L12L21-L11L22---(12)]]>σ=Σi=1l(yi-a0-a1x1i+a2x2i)2l---(13)]]>式中y‾=1lΣi=1lyi---(14)]]>x‾1=1lΣi=1lx1i---(15)]]>x‾2=1lΣi=1lx2i---(16)]]>L11=Σi=1l(x1i-x‾1)2---(17)]]>L22=Σi=1l(x2i-x‾2)2---(18)]]>L12=Σi=1l(x1i-x‾1)(x2i-x‾2)---(19)]]>L21＝L12 (20)L10=Σi=1l(x1i-x‾1)(yi-y‾)---(21)]]>L20=Σi=1l(x2i-x‾2)(yi-y‾)---(22)]]>步骤三、模型参数估计式(10)至式(12)是待定常数R0和S0的二元函数，因此，需要先求出的R0和S0值，再由式(10)至式(13)获得a0、a1、a2和σ；具体的求解步骤如下：(1)首先，令残差平方和函数Q(R0,S0)=Σi=1l(yi-a0-a1x1i-a2x2i)2---(23)]]>(2)确定R0和S0的取值范围R0∈(Rmax,Rmax+Δ]S0∈[0,S0min)式中，Rmax＝max{R1,R2,…,Rl}，其中Ri(i＝1,2,…,l)为剩余强度试验数据；Δ为一有限值；S0min＝min{s1,s2,…,sl}，其中si(i＝1,2,…,l)为试验疲劳应力取值；(3)给定一组R0和S0的初始值和并分别给定R0和S0的取值步长Δ1和Δ2，按式(23)计算Q(R0,S0)的值，寻找Q(R0,S0)的最小值点对应的R0和S0值；(4)再由上面求解的R0和S0值，按式(10)至式(13)得到a0、a1、a2和σ，最终获得C=10y‾-a1x‾1-a2x‾2---(24)]]>m=L12L20-L22L10L12L21-L11L22---(25)]]>b=L21L10-L11L20L12L21-L11L22---(26)]]>将式(24)至式(26)代入式(7)和式(8)即可。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：熊峻江，马阅军，杨武，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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