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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利基于裂纹扩展熵的金属材料疲劳裂纹扩展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：CN116246738B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-23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：202211724035.0，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权基于裂纹扩展熵的金属材料疲劳裂纹扩展寿命预测方法是由李果;丁水汀;左亮亮;夏舒洋;李振磊;刘晓静;邱天;包绍宸设计研发完成，并于2022-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于裂纹扩展熵的金属材料疲劳裂纹扩展寿命预测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于裂纹扩展熵的金属材料疲劳裂纹扩展寿命预测方法，包括：定义局部区域为热力学系统；获取初始裂纹长度下裂纹尖端塑性区内应力张量、应变张量和温度演化数据，计算时间熵产率、循环熵产率；将裂纹扩展Δa裂纹长度增量或ΔN循环寿命增量；计算裂纹扩展后裂纹尖端塑性区的循环熵产率；重复实施裂纹扩展过程及相应计算，直至发生断裂失效或裂纹扩展至给定长度；建立循环熵产率与循环寿命函数关系，计算裂纹扩展不同时刻的裂纹扩展熵；构建熵产‑损伤参量，建立熵产‑损伤参量与寿命消耗的演化规律，基于该演化规律进行裂纹扩展寿命预测。该方法适用于金属材料低周、高周疲劳裂纹扩展寿命预测，具有重要理论研究意义与工程应用价值。

本发明授权基于裂纹扩展熵的金属材料疲劳裂纹扩展寿命预测方法在权利要求书中公布了：1.一种基于裂纹扩展熵的金属材料疲劳裂纹扩展寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：将包含裂纹本身和裂纹尖端塑性区可能途径位置的局部区域定义为热力学系统； 步骤2：经由理论分析、仿真模拟或实验，获取金属材料初始裂纹长度下经受循环载荷作用时裂纹尖端塑性区内应力张量、应变张量和温度演化数据，并基于应力张量、应变张量和温度演化数据计算裂纹尖端塑性区内时间熵产率、循环熵产率； 步骤3：经由理论分析、仿真模拟或实验，将裂纹扩展Δa裂纹长度增量或ΔN循环寿命增量，并确定该段裂纹扩展对应的ΔN循环寿命增量或Δa裂纹长度增量； 步骤4：裂纹扩展Δa裂纹长度增量或ΔN循环寿命增量后，获取金属材料经受循环载荷作用时裂纹尖端塑性区内应力张量、应变张量和温度演化数据，计算该裂纹长度对应的裂纹尖端塑性区时间熵产率、循环熵产率； 步骤5：重复实施步骤3~4，直至金属材料发生断裂失效或裂纹扩展至某一给定长度； 步骤6：结合裂纹扩展至各裂纹长度时的循环寿命增量数据，整体建立或分段建立循环熵产率与循环寿命函数关系，对循环熵产率求和或积分以计算裂纹扩展不同时刻的裂纹扩展熵； 步骤7：基于裂纹扩展熵构建金属材料裂纹扩展过程的熵产-损伤参量，建立熵产-损伤参量与寿命消耗的演化规律，基于熵产-损伤参量与寿命消耗的演化规律进行金属材料的裂纹扩展寿命预测； 所述步骤2、4中时间熵产率，基于所获得的应力张量、应变张量和温度演化数据，经由热力学理论分析推导，采用以下公式计算裂纹尖端塑性区内微元的单位体积时间熵产率： 其中，为时间熵产率，、、T分别为应力张量、应变张量变化率和温度，且应力张量、应变张量变化率的数学形式在三维裂纹扩展问题和二维裂纹扩展问题中不同； 所述步骤2、4中循环熵产率，通过选取一个或多个载荷循环，将时间熵产率在所选载荷循环数对应的加载时间上进行体积分或面积分，并将该积分值对所选载荷循环数取平均值，获得单位体积的循环熵产率： 其中，表示时间熵产率所对应的微元体积或微元面积，表示裂纹尖端塑性区的体积或面积，为循环熵产率，表示单个载荷循环内的比体积熵产，n与tn分别表示所选取的载荷循环数及对应的加载时间，其中n取正整数； 所述步骤6，对循环熵产率求和或积分以计算裂纹扩展不同时刻的裂纹扩展熵： 或 其中，为裂纹扩展至循环寿命为时刻的裂纹扩展熵，表征裂纹从初始时刻扩展至循环寿命为时的累积热力学熵产，为裂纹扩展初始寿命，、和分别表示循环寿命为N、和、时的循环熵产率，表示裂纹从循环寿命扩展至循环寿命为时对应的循环寿命增量，k取小于i的自然数； 所述步骤7，基于裂纹扩展不同时刻的裂纹扩展熵和金属材料的临界裂纹扩展熵sc构建熵产-损伤参量，其中临界裂纹扩展熵是裂纹扩展失效时刻对应的裂纹扩展熵；基于熵产-损伤参量与寿命消耗的演化数据，建立寿命消耗与熵产-损伤参量的演化规律，即；则可通过下式进行裂纹扩展寿命预测： 其中，N是熵产-损伤参量为时所对应的循环寿命，为裂纹扩展失效寿命。

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