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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：一种高低周复合疲劳加载的复合材料刚度退化建模方法，涉及复合材料疲劳性能技术领域。根据载荷谱确定高、低周疲劳载荷及频率比；基于纯低周或纯高周疲劳试验数据，建立单轴疲劳等寿命模型；得到相关高、低周疲劳寿命的表达式；针对高低周复合疲劳载荷工况，建立考虑高、低周以及耦合疲劳损伤的高低周复合疲劳损伤模型；基于多次疲劳循环加载，计算材料的累计损伤情况；建立单轴疲劳刚度退化模型；结合累计损伤表达式以及单轴疲劳刚度退化模型，得到复合材料在高低周复合疲劳加载下的刚度退化模型。解决目前缺乏复合材料在高低周复合疲劳载荷下的刚度退化模型预测问题，为复合材料在复合疲劳载荷下的数值仿真工作提供重要的模型输入。

主权项：1.一种高低周复合疲劳加载的复合材料刚度退化建模方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：根据高低周复合疲劳试验载荷谱，确定低周疲劳载荷σL、高周疲劳载荷ΔσH以及高低周复合疲劳载荷的频率比a；步骤二：基于纯低周或纯高周疲劳试验数据，建立复合材料单轴疲劳等寿命模型如下： 式中，A＝σmax-σmin2St，B＝σmax+σmin2St，C＝ScSt，σmax和σmin分别代表单轴疲劳中的最大应力和最小应力，St和Sc分别代表材料的拉伸强度和压缩强度，依据经验取f＝1.06，从而通过试验数据进行拟合计算确定相关参数X和Y，Nf代表疲劳寿命，X和Y代表与材料相关的常数；步骤三：根据步骤一中确定的低周疲劳载荷σL和高周疲劳载荷ΔσH，代入步骤二中建立的复合材料单轴疲劳等寿命模型，得到相关疲劳寿命的表达式，包括：当前低周疲劳载荷σL对应的低周疲劳寿命表达式如下： 式中，AL＝1-RσL2St，BL＝1+RσL2St，R表示载荷谱中低周循环载荷的应力比；当前高周疲劳载荷ΔσH对应的高周疲劳寿命表达式如下： 式中，AH＝ΔσH2St，BH＝σLSt；步骤四：基于步骤二建立的复合材料单轴疲劳等寿命模型，针对高低周复合疲劳载荷工况，建立考虑高周疲劳损伤、低周疲劳损伤以及耦合疲劳损伤的高低周复合疲劳损伤模型如下： 式中，α为耦合损伤中与材料相关的耦合损伤因子；步骤五：基于多次疲劳循环加载，计算材料在高低周复合疲劳下的累计损伤情况，累计损伤表达式如下： 式中，n代表疲劳加载次数；步骤六：基于上述纯低周或纯高周疲劳试验数据建立复合材料单轴疲劳刚度退化模型如下： 式中，E0代表材料的初始疲劳刚度，Ern代表疲劳的剩余刚度，εf＝S0E0，S0代表材料的强度值，x代表当前材料的疲劳损伤情况，从而确定相关参数p和q，p和q代表与材料相关的常数；步骤七：通过累计损伤表达式以及复合材料单轴疲劳刚度退化模型相结合，最终得到复合材料在高低周复合疲劳加载下的刚度退化模型如下：

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