(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 202111353801.2 (22)申请日 2021.11.16 (71)申请人 北京卫星环境工程研究所 地址 100094 北京市海淀区友谊路104 号 (72)发明人 何玲　杨艳静　李毅　岳志勇　 刘闯　刘明辉　李栋　刘召颜　 孙浩　方杰　李开阳　 (74)专利代理 机构 北京志霖恒远知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11435 代理人 郭栋梁 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于连续损伤力学的共振疲劳加速因 子的确定方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于连续损伤力学的共 振疲劳加速因子的确定方法， 所述确定方法包括 以下步骤： 步骤S1、 根据逆幂率模型构建正弦载 荷激励量级与疲劳寿命之间的关系式； 步骤S2、 建立工程结构的有限元模型， 初始化结构的材料 参数， 并将结构的初始损伤值设置为0， 本发明 中， 基于连续损伤力学对结构的疲劳损伤累积过 程进行了模拟， 可以实现定量表征损伤量的非线 性演化过程， 能够更加准确地预测结构的疲劳寿 命， 与传统的正弦载荷激励的共振状态相比， 正 弦载荷的激励频率考虑了因损伤的产生而导致 结构宏观频率的变化， 以使 得共振疲劳过程更加 符合工程实际。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 114065583 A 2022.02.18 CN 114065583 A 1.一种基于连续损伤力学的共振疲劳加速因子的确定方法， 其特征在于， 所述确定方 法包括以下步骤： 步骤S1、 根据逆幂率模型构建正弦载荷激励量级与疲劳寿命之间的关系式； 步骤S2、 建立工程结构的有限元模型， 初始化结构的材料参数， 并将结构的初始损伤值 设置为0； 步骤S3、 利用有限元分析软件对工程结构的有限元模型进行模态分析， 获取结构的第 一阶固有频率； 步骤S4、 判定结构是否疲劳失效， 设置结构的第 一阶固有频率下降量的评定标准， 当此 固有频率下降量达到预设值时， 则结束循环， 输出结构的疲劳寿命结果， 否则， 执行步骤下 一步； 步骤S5、 为结构的有限元模型施加频率为结构第 一阶固有频率， 振幅为A的正弦载荷激 励， 开展有限元模型的谐响应分析， 提取 结构危险点在共 振状态下的多轴应力值； 步骤S6、 将步骤S5中得到的多轴应力值代入到多轴损伤演化方程计算损伤演化 率； 步骤S7、 对结构的损伤值进行叠加， 同时更新实时循环次数； 步骤S8、 将结构的疲劳产生的结构缺陷等效为结构刚度的下降， 用弹性模量E表示， 对 结构的弹性模量进行 更新， 并返回到步骤S3； 步骤S9、 重复步骤S2 ‑S8， 获得不同激励量级下的结构的疲劳寿命， 并拟合激励量级与 结构预测疲劳寿命数据， 确定结构的材 料疲劳指数； 步骤S10、 在已知材 料疲劳指数的情况 下， 确定共 振疲劳加速因子 。 2.根据权利要求1所述的一种基于连续损伤力学的共振疲劳加速因子的确定方法， 其 特征在于， 所述步骤S4中该评定标准为结构的第一阶固有频率下降量达到结构第一阶初始 固有频率的5%。 3.根据权利要求1所述的一种基于连续损伤力学的共振疲劳加速因子的确定方法， 其 特征在于， 所述 步骤S9中重复步骤S2 ‑S8之前， 需要改变正弦载荷的激励量级A。 4.根据权利要求1所述的一种基于连续损伤力学的共振疲劳加速因子的确定方法， 其 特征在于， 所述步骤S5中为结构的有限元模型施加频率为结构第一阶固有频率是基于结构 模态分析的基础上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114065583 A 2一种基于连续损伤力学的共振疲劳加速因 子的确定方 法 技术领域 [0001]本发明涉及工程结构振动疲劳技术领域， 尤其涉及一种基于连续  损伤力学的共 振疲劳加速因子的确定方法。 背景技术 [0002]结构振动疲劳问题严重危及着工程结构的可靠性和安全性。 因此，  在产品的研制 阶段， 需要开展结构振动疲劳试验以验证该产品的寿命  是否满足设计要求。 然而， 随着工 程结构可靠性的水平的不断提高，  结构的振动疲劳寿命越来越长， 振动疲劳试验的时间成 本大大增加。  为了确保工程结构的缺陷能够充分地暴露在振动疲劳试验中， 振动疲  劳加 速试验是必然的选择。 [0003]振动疲劳寿命预测方法对振动疲劳加速试验具有重要的指导意  义。 基于连续损 伤力学的振动疲劳寿命预测方法则是通过引入连续性  损伤变量的方式来描述结构损伤程 度与材料力学性能之 间的关系。 与  传统的疲劳寿命预测方法相比， 采用连续损伤力学理论 预测结构疲劳  寿命， 可以从多尺度角度描述结构的损伤过程， 这对于结构疲劳损伤  的机 理的研究有着更好的物理意 义和理论基础。 [0004]加速因子的确定是振动疲劳加速试验的关键环节。 目前， 最常用  的加速因子计算 方法是采用逆幂率模型。 例如， 国军标GJB  150.16A、  汽车电气电子设备试验标准GB/T   28046.3、 美军标MIL ‑STD‑810G等 行业标准均采用了逆幂率模型计算加速因子。 在采用逆 幂率模型计算  加速因子的方法研究中， 大多集中在宽带随机振动疲劳加速因子研究，  鲜 有涉及正弦载荷作用下 的共振疲劳加速因子研究,而且加速因子的  确定过多地依赖于工 程经验和强化摸底试验， 缺乏有效的理论指导,  因此， 亟待提出相应的共振疲劳加速因子 的确定方法来 解决上述问题。 发明内容 [0005]本发明的目的是为了解决的上述问题， 而提出的一种基于连续损  伤力学的共振 疲劳加速因子的确定方法。 [0006]为了实现上述目的， 本发明采用了如下技 术方案： [0007]一种基于连续损伤力学的共振疲劳加速因子 的确定方法， 所述确  定方法包括以 下步骤： [0008]步骤S1、 根据逆幂率模型构建正弦载荷激励量级与疲劳寿命之  间的关系式； [0009]步骤S2、 建立工程结构的有限元模型， 初始化结构的材料参数，  并将结构的初始 损伤值设置为0； [0010]步骤S3、 利用有限元分析软件对工程结构的有限元模型进行模  态分析， 获取结构 的第一阶固有频率； [0011]步骤S4、 判定结构是否疲劳失效， 设置结构的第一阶固有频率  下降量的评定标 准， 当此固有频率下降量达到预设值时， 则结束循环，  输出结构的疲劳寿命结果， 否则， 执说　明　书 1/7 页 3 CN 114065583 A 3