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龙图腾网获悉西安航空制动科技有限公司申请的专利一种疲劳裂纹扩展寿命扩展有限元分析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：CN115458079B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19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：202210916207.8，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权一种疲劳裂纹扩展寿命扩展有限元分析方法是由宁睿;杨金日;王媛媛;王钧;李柯润设计研发完成，并于2022-08-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种疲劳裂纹扩展寿命扩展有限元分析方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种疲劳裂纹扩展寿命扩展有限元分析方法，包括如下步骤：建立三维实体模型、简化三维实体模型、求取疲劳裂纹尖端应力分布、求取疲劳裂纹扩展寿命。所述求取疲劳裂纹扩展寿命的过程包括测量金属结构件疲劳裂纹的长度、计算金属结构件疲劳裂纹尖端的临界等效应变能释放率、计算疲劳裂纹扩展寿命。本发明方法将虚拟裂纹闭合技术应用于扩展有限元方法中，达到无需预制指定裂纹扩展路径即可模拟裂纹扩展的目的，从而在裂纹尖端可以自动生成精细化网格，节省了建模所需要的时间，减少了工作量，提高了裂纹扩展寿命计算的准确度。

本发明授权一种疲劳裂纹扩展寿命扩展有限元分析方法在权利要求书中公布了：1.一种疲劳裂纹扩展寿命扩展有限元分析方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，建立三维实体模型： 采用CATIA三维建模软件根据金属结构件实物尺寸，建立建模三维结构模型，得到金属结构件三维实体模型； 步骤2，简化三维实体模型： 当建立的金属结构件三维实体模型存在圆角、倒角及小孔等应力集中大的部位时，对三维实体模型进行简化，删除三维实体模型中的圆角、倒角及小孔，得到简化三维实体模型； 当建立的金属结构件三维实体模型不存在圆角、倒角及小孔等应力集中大的部位时，金属结构件三维实体模型即为简化三维实体模型； 步骤3，求取疲劳裂纹尖端应力分布： 将步骤2得到的简化三维实体模型导入ABAQUS有限元分析软件中，根据金属结构件真实疲劳载荷谱通过ABAQUS软件LOAD模块施加在简化三维实体模型上，通过ABAQUS有限元分析软件得到疲劳裂纹尖端的应力分布； 步骤4，求取疲劳裂纹扩展寿命： 将步骤3所述疲劳裂纹尖端应力分布带入ABAQUS有限元软件中，基于结合虚拟裂纹闭合技术的扩展有限元方法，进行疲劳裂纹扩展寿命计算，得到不同循环数条件下的疲劳裂纹扩展寿命,即为疲劳裂纹扩展寿命； 所述步骤4，进一步包括： 基于虚拟裂纹闭合技术的扩展有限元方法，计算疲劳裂纹扩展寿命的过程是： 第一步，测量金属结构件疲劳裂纹的长度： 使用裂纹检测仪测量疲劳裂纹的长度，将裂纹检测仪起始位置与疲劳裂纹尖端对齐，测量疲劳裂纹的长度，即为金属结构件疲劳裂纹的长度a； 第二步，计算金属结构件疲劳裂纹尖端的临界等效应变能释放率： 按力学特征，裂纹分为三种类型，分别为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，Ι型为张开型、Ⅱ型为滑开型、Ⅲ型为撕开型；︰ 裂纹扩展准则为： 当裂纹尖端的应力强度因子K大于临界应力强度因子Kc时，裂纹失稳，即裂纹扩展；当裂纹尖端的应力强度因子K小于或等于临界应力强度因子Kc时，裂纹不扩展； 依据裂纹扩展过程与闭合过程能量守恒的原则，Ι型裂纹扩展的能量释放率GΙ的计算如下式： 1 式1中，KⅠ为Ι型应力强度因子，E为材料的弹性模型； Ι型应力强度因子KΙ的值按下式计算得出； 2 式2中，α为Ι型裂纹的几何形状因子，σ为正应力，a为裂纹长度； 依据疲劳裂纹扩展过程与闭合过程能量守恒的原则，Ⅱ型裂纹扩展的能量释放率GⅡ的计算如下式： 3 式3中，KⅡ为Ⅱ型应力强度因子，υ为材料的泊松比； Ⅱ型应力强度因子KⅡ的值按下式计算得出； 4 式4中，β为Ⅱ型裂纹的几何形状因子，τ为面内切应力； 依据疲劳裂纹扩展过程与闭合过程能量守恒的原则，Ⅲ型裂纹扩展的能量释放率GⅢ的计算如下式： 5 式5中，KⅢ为Ⅲ型应力强度因子； Ⅲ型应力强度因子KⅢ的值按下式计算得出； 6 式6中，γ为Ⅲ型裂纹的几何形状因子，τl为面外切应力； 采用Reeder准则，求取金属结构件疲劳裂纹尖端的临界等效应变能释放率Gequiv的计算公式如下： 7 式7中,GⅠ，GⅡ和GⅢ分别为Ι型裂纹，Ⅱ型裂纹和Ⅲ型裂纹对应的应变能释放率，GΙC，GⅡC和GⅢC分别为Ι型裂纹，Ⅱ型裂纹和Ⅲ型裂纹对应的临界应变能释放率；η为损伤因子，η＝1.5； 得到金属结构件疲劳裂纹尖端的临界等效应变能释放率Gequiv； 第三步，计算疲劳裂纹扩展寿命： 将金属结构件疲劳裂纹尖端的裂纹长度a和临界等效应变能释放率Gequiv带入ABAQUS有限元软件中，结合步骤3得到的金属结构件疲劳裂纹尖端的疲劳裂纹扩展应力分布，运行ABAQUS有限元软件，得到金属结构件的疲劳裂纹扩展寿命，即为疲劳裂纹扩展寿命。

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