北京工业大学尚德广获国家专利权
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龙图腾网获悉北京工业大学申请的专利一种考虑疲劳缺口系数的针刺复合材料疲劳寿命预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116070411B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211571971.2,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种考虑疲劳缺口系数的针刺复合材料疲劳寿命预测方法是由尚德广;夏铭;侯庚;郝国成;张刚;赵祎茹设计研发完成,并于2022-12-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种考虑疲劳缺口系数的针刺复合材料疲劳寿命预测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种考虑疲劳缺口系数的针刺复合材料疲劳寿命预测方法,涉及复合材料疲劳强度理论领域。本发明的方法包括,材料应力集中系数的计算、建立应力水平对于材料的影响、建立应力集中系数与疲劳缺口系数的关系、引入应力水平建立应力集中系数与疲劳缺口系数的影响、借助光滑试件S‑N曲线应力‑寿命曲线计算缺口疲劳寿命、方程的简化。本发明所提出一种考虑疲劳缺口系数的针刺复合材料疲劳寿命预测方法已通过针刺陶瓷基复合材料相应试验进行了验证。所提出方法具有明确的物理意义,可用于包含缺口的针刺复合材料的恒幅疲劳寿命预测。
本发明授权一种考虑疲劳缺口系数的针刺复合材料疲劳寿命预测方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑疲劳缺口系数的针刺复合材料疲劳寿命预测方法,其特征在于,该疲劳寿命预测方法的实现步骤如下, 步骤1:材料应力集中系数的计算;应力集中系数的数学表达式为: 式中,Kt为应力集中系数,为无限板的宽度系数,d为缺口件的缺口尺寸,w为材料的宽度,M为缺口与复合材料的关系; 若缺口为0,该项为0,此时 式中E1为平行于长纤维层方向的弹性模量,E2为垂直于长纤维层方向的弹性模量,G12为垂直于长纤维层平面内的剪切模量,v12为长纤维层平面内的泊松比; 步骤2:考虑应力水平对于材料的影响;在较高应力水平下,材料的疲劳寿命由层间损伤和缺口效应为主,在较低应力水平下,缺口对于寿命的影响趋近于缺口敏感材料,具体表达式为: 式中,α为应力水平对于材料的影响,σnominal为缺口件的名义应力,σt为缺口件的静拉伸强度; 步骤3:建立应力集中系数与疲劳缺口系数的关系;具体表达式为: 式中,Kf为疲劳缺口系数;α和β为拟合得到的参数,σnominal与σsmooth分别为包含缺口结构与光滑试件具有相同的疲劳寿命时,包含缺口复合材料结构的名义应力与光滑试件标距段应力; 步骤4:引入应力水平建立应力集中系数与疲劳缺口系数的影响;具体表达式为: 步骤5:借助光滑试件S-N曲线应力-寿命曲线计算缺口疲劳寿命;光滑件的S-N曲线为: σsmooth=cNm 式中,σsmooth为光滑试件标距段所受应力;N为疲劳寿命;c和m均为通过拟合获得的材料常数;将考虑应力水平的疲劳缺口系数代入光滑件S-N曲线中,得到了包含缺口结构的针刺复合材料疲劳寿命预测表达式,为: 步骤6:进行方程的简化;当缺口件所加载荷等于静拉伸载荷时,此时N为1,有σnominal=σt,上式变为 化简得到 包含缺口结构的针刺复合材料疲劳寿命预测表达式为 该针刺复合材料疲劳寿命预测表达式为最终的陶瓷基复合材料缺口件疲劳寿命预测方程。
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