CN110146375B - 确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法，包括用较小激光冲击能量a₀和较大激光冲击能量a₁分别对零件进行表面激光强化，使裂纹萌生位置分别产生于零件表面和次表面处；选取a₀和a₁的中间激光冲击能量a_n对零件进行表面激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置；将最后满足条件的裂纹萌生位置作为临界裂纹萌生位置，计算临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值；通过改变同材料和同尺寸零件的表面轮廓进行试验，进而建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系。本发明方法研究和评估表面完整性对零件疲劳性能的影响机制和规律、以及不同加工方法形成的加工表面完整性对零件疲劳性能的影响程度。

Description

确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法

技术领域

本发明涉及结构损伤诊断技术领域，更具体的说是涉及一种用于确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的分析方法。

背景技术

金属的疲劳破坏通常经历疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展和失稳断裂三个阶段。其中，裂纹萌生是零件发生疲劳破坏的第一个阶段，对零件的疲劳失效具有很大的影响，裂纹萌生位置影响了零件疲劳性能，同时对于不同材料，零件表面、次表面的完整性直接影响裂纹萌生的位置，加工零件的表面完整性有表面轮廓、硬度、残余应力、金相组织、表面缺陷等，其中表面轮廓、硬度、残余应力这三项指标对裂纹萌生位置有很大的影响。

目前，普遍通过改变可控工艺参数来实现表面完整性的单因素参数对试件疲劳性能的影响机制和规律。而采用上述方法，至少存在以下不足：

第一，研究表面完整性的单因素参数对疲劳性能的影响，即只通过分析表面轮廓、硬度残余应力分析表面完整性的趋势，均没有充分利用表面完整性所包含的数据信息，不能反映出表面完整性的整体影响信息，无法全面准确研究和评价表面完整性对零件抗疲劳性能的影响机制和规律。具体而言，实际上，试件加工表面的完整性一方面是由不同加工工艺参数引起的表面硬度、残余应力的变化，随着表面硬度和残余应力的增大，增大了疲劳裂纹萌生的门槛值，另一部分由刀具或磨具切削刃的微观不平度、颤振、积屑瘤、表面鳞刺等引起的表面轮廓变化，随着表面轮廓的不平整，促进了裂纹萌生。

第二，在分析不同的表面完整性对疲劳裂纹萌生的影响机制时，没有考虑到疲劳裂纹萌生从表面到次表面转变的临界处，并未对比临界处的表面完整性对零件疲劳性能的影响程度，忽略了影响疲劳裂纹萌生的硬度、残余应力和表面轮廓之间的影响程度，无法准确研究和评价表面完整性对零件抗疲劳性能的影响机制和规律。具体而言，硬度和残余应力提高门槛值，促使疲劳裂纹萌生发生在零件次表面，然而，当表面轮廓影响大于疲劳裂纹萌生门槛值时，零件疲劳裂纹萌生就会发生在零件表面。

因此，如何提供一种确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法，该方法研究和评估表面完整性对零件疲劳性能的影响机制和规律、以及不同加工方法形成的加工表面完整性对零件疲劳性能的影响程度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法，包括以下步骤：

S1：选取第一激光冲击能量a₀以及第二激光冲击能量a₁分别对零件进行表面激光强化，a₁＞a₀，使裂纹萌生位置分别产生于零件表面和零件次表面处，其中，位于零件表面的裂纹萌生位置距离表面的高度为H₀，位于零件次表面的裂纹萌生位置距离表面的高度为H₁，H₁＞H₀，H₀＝0；

S2：选取中间激光冲击能量a_n对零件进行表面激光强化，疲劳性能试验后观察最初裂纹萌生位置，其中a_n＝(a₀+a₁)/2，最初裂纹萌生位置距离表面的高度为H_n；

S3：判断H_n是否满足以下条件，H₀＜H_n≤H_临界，其中，H_临界＜H₁；

若满足以上条件，则执行S4，否则返回S2，利用试验二分法重新确定激光冲击能量，再进行疲劳性能试验；

S4：将满足条件的裂纹萌生位置作为临界裂纹萌生位置，计算临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值；

S5：重复S1～S4，通过改变同材料和同尺寸零件的表面轮廓进行试验，获得多组临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值，进而建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系。

进一步，利用试验二分法重新确定中间激光冲击能量，再进行疲劳性能试验的具体步骤为：

若H_n＝0，说明最初裂纹萌生位置在零件表面，则选取中间激光冲击能量a_m，a_m＝(a_n+a₁)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_m，判断H₀＜H_m≤H_临界；

若H_临界＜H_n≤H₁，说明最初裂纹萌生位置在零件内部，则选取中间激光冲击能量a_m，a_m＝(a₀+a_n)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_m，判断H₀＜H_m≤H_临界。

进一步，计算临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值，建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系的具体步骤为：

S41：采用粗糙度测试仪得到临界裂纹萌生位置处的表面轮廓，其中，表面轮廓各点的高度为Z，表面轮廓长度为L，表面轮廓微观不平度十点的最大高度为Z_max，表面轮廓微观不平度十点的最小高度为Z_min；

计算表面轮廓算数平均偏差、轮廓最大高度和微观不平度十点高度：

R_y＝|Z_max-Z_min| (2)

其中，R_a表示表面轮廓算数平均偏差，R_y表示轮廓最大高度，R_z表示微观不平度十点高度；

S42：利用表面轮廓算数平均偏差、轮廓最大高度和微观不平度十点高度计算表面轮廓量化值，其计算公式为：

其中，

表示微观不平度十点底部平均曲率，n为应力状态，剪切应力取1，拉拉或拉压应力取2；

S43：测量临界裂纹萌生位置处表面的残余应力Δσ，并将残余应力转换为量化的应力门槛值，其计算公式为：

其中，系数A与最初裂纹萌生位置有关，当最初裂纹萌生位置在零件内部时，取值为0.65，当最初裂纹萌生位置在零件表面时，取值为0.5；area_crack表示临界裂纹面垂直于主应力轴方向的投影面积，投影面看作为椭圆形，

a和b分别表示椭圆形裂纹的长轴和短轴；

S44：通过S41～S43可以得到一组

H为通过测量得到的表面硬度值。

进一步，S5具体为：

S51：重复S1～S4，用同样的方法对其他组同尺寸同材料但不同表面轮廓的零件材料进行疲劳性能试验，获得多组

S52：多不同组的

进行方程拟合，其计算公式为：

其中，C₁、C₂为常数项；

S53：建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系为：

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法，本发明通过改变激光冲击强化能量的方式来改变零件表面的表面完整性，利用试验二分法确定临界裂纹萌生位置处的激光冲击能量，进而得到表面完整性参数，量化临界处的残余应力、表面轮廓值，建立用于确定零件疲劳裂纹萌生位置与残余应力、硬度和表面轮廓量化值映射关系。上述分析方法将影响疲劳性能的硬度、残余应力、表面轮廓联系在一起，建立与临界裂纹萌生位置相对应的表面完整性的映射关系，进而更好地从疲劳性能的角度了解疲劳裂纹萌生位置与零件表面完整性的紧密联系。为提高疲劳性能，可使裂纹萌生位置从零件表面转移到次表面，但零件表面轮廓需要满足临界轮廓量化值，因此能够更准确地研究不同工艺条件下形成的零件表面完整性对疲劳性能的影响机制和规律，也为评价零件加工表面的表面完整性对疲劳性能的影响程度提供一个准确的量化指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系方法的流程图。

图2附图为裂纹萌生位置与表面位置高度示意图；其中，2a表示裂纹位于表面，图2b表示裂纹位于表面与次表面的临界处，图2c表示裂纹位于次表面。

图3是表面轮廓示意图。

图4是表面轮廓微观不平度十字曲率半径示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法，本发明通过改变激光冲击强化能量密度的方式来改变零件表面的表面完整性，建立零件加工表面的残余应力、硬度和表面轮廓量化为工艺条件影响的理论方程和裂纹萌生位置的映射关系，其中，表面完整性量化后的理论方程为变量值，以理论方程结果表示裂纹萌生位置临界值。

具体的，参考图1，包括以下步骤：

S1：选取第一激光冲击能量a₀以及第二激光冲击能量a₁分别对零件进行表面激光强化，a₁＞a₀，使裂纹萌生位置分别产生于零件表面和零件次表面(表面内部)处，其中，位于零件表面的裂纹萌生位置距离表面的高度为H₀，位于零件次表面的裂纹萌生位置距离表面的高度为H₁，H₁＞H₀，H₀＝0；

S2：选取中间激光冲击能量a_n对零件进行表面激光强化，疲劳性能试验后观察最初裂纹萌生位置，其中a_n＝(a₀+a₁)/2，最初裂纹萌生位置距离表面的高度为H_n；

S3：判断H_n是否满足以下条件，H₀＜H_n≤H_临界，其中，H_临界＜H₁；即判断条件是裂纹萌生位置位于零件内部且裂纹萌生位置距离表面的高度值要小于临界值H_临界；

若满足以上条件，则执行S4，否则返回S2，利用试验二分法重新确定激光冲击能量，再对零件进行表面激光强化；

具体的，若不满足以上条件，利用试验二分法的第一次循环中的第一种情况：

若H_n＝0，说明最初裂纹萌生位置在零件表面，则选取中间激光冲击能量a_m，a_m＝(a_n+a₁)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_m，判断H₀＜H_m≤H_临界；

利用试验二分法第一次循环的第二种情况：

若H_临界＜H_n≤H₁，说明最初裂纹萌生位置在零件内部，但高度值大于临界值，则选取中间激光冲击能量a_m，a_m＝(a₀+a_n)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_m，判断H₀＜H_m≤H_临界。

若第一次循环时为第一种情况，且在试验后H_m还是不满足条件H₀＜H_m≤H_临界时，利用试验二分法进行第二次循环，具体的，

第二次循环的第一种情况：

若H_m＝0，说明第一次循环后裂纹萌生位置还位于零件表面，则选取中间激光冲击能量a_f，a_f＝(a_m+a₁)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_f，判断H₀＜H_f≤H_临界；

第二次循环的第二种情况：

若H_临界＜H_m≤H₁，说明第一次循环后裂纹萌生位置在零件内部，但高度值大于临界值，则选取中间激光冲击能量a_f，a_f＝(a_m+a_n)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_f，判断H₀＜H_f≤H_临界。

若第一次循环时为第二种情况，且在试验后H_m还是不满足条件H₀＜H_m≤H_临界时，利用试验二分法进行第二次循环，具体的，

第二次循环的第一种情况：

若H_m＝0，说明第一次循环后裂纹萌生位置位于零件表面，则选取中间激光冲击能量a_f，a_f＝(a_m+a_n)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_f，判断H₀＜H_f≤H_临界；

若H_临界＜H_m≤H₁，说明第一次循环后裂纹萌生位置依然在零件内部，高度值仍然大于临界值，则选取中间激光冲击能量a_f，a_f＝(a_m+a₀)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_f，判断H₀＜H_f≤H_临界。

按照以上规律以此类推......，当裂纹萌生位置位于次表面且裂纹萌生位置距离表面的高度小于等于H_临界，则把最后满足此条件的裂纹萌生位置作为临界裂纹萌生位置。

S4：计算临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值；

具体的，S41：采用粗糙度测试仪得到临界裂纹萌生位置处的表面轮廓，其中，表面轮廓各点的高度为Z，表面轮廓长度为L，表面轮廓微观不平度十点的最大高度为Z_max，表面轮廓微观不平度十点的最小高度为Z_min；

计算表面轮廓算数平均偏差、轮廓最大高度和微观不平度十点高度：

R_y＝|Z_max-Z_min| (2)

其中，R_a表示表面轮廓算数平均偏差，R_y表示轮廓最大高度，R_z表示微观不平度十点高度；

S42：利用表面轮廓算数平均偏差、轮廓最大高度和微观不平度十点高度计算表面轮廓量化值，其计算公式为：

其中，

表示微观不平度十点底部平均曲率，n为应力状态，剪切应力取1，拉拉或拉压应力取2；

S43：测量临界裂纹萌生位置处表面的残余应力Δσ，并将残余应力转换为应力门槛值，其计算公式为：

其中，系数A与最初裂纹萌生位置有关，当最初裂纹萌生位置在零件内部时，取值为0.65，当最初裂纹萌生位置在零件表面时，取值为0.5；area_crack表示临界裂纹面垂直于主应力轴方向的投影面积，投影面看作为椭圆形，

a和b分别表示椭圆形裂纹的长轴和短轴；

S44：通过S41～S43可以得到一组

H为通过测量得到的表面硬度值。

S5：重复S1～S4，通过改变同材料和同尺寸零件的表面轮廓进行试验，获得多组临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值，进而建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系。

具体的，重复S1～S4，用同样的方法对其他组同尺寸同材料但不同表面轮廓的零件材料进行疲劳性能试验，获得多组

S52：多不同组的

进行方程拟合，其计算公式为：

其中，C₁、C₂为常数项；

S53：建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系为：

本发明通过改变激光冲击强化能量密度的方式来改变零件表面的表面完整性，利用试验二分法确定临界裂纹萌生位置处的激光冲击能量，进而得到表面完整性参数，量化临界处的残余应力、表面轮廓值，建立用于确定零件疲劳裂纹萌生位置与残余应力、硬度和表面轮廓量化值映射关系。不同的激光冲击强化产生的表面轮廓对疲劳性能有很大影响，表面轮廓最大高度越大、轮廓底部曲率半径越小，疲劳寿命越低，同时，较大的激光冲击能量使得裂纹萌生位置从表面转移到次表面，零件表面残余应力和硬度相应增大，进而疲劳阈值增大，疲劳寿命增大。上述分析方法将影响疲劳性能的硬度、残余应力、表面轮廓联系在一起，建立与临界裂纹萌生位置相对应的表面完整性的映射关系，进而更好地从疲劳性能的角度了解疲劳裂纹萌生位置与零件表面完整性的紧密联系。通过映射方程，可知在一定硬度和量化残余应力的条件下，得到一临界表面轮廓量化值，零件表面轮廓在临界轮廓量化值以内，对疲劳寿命没有影响。同时通过该映射方程可得，为提高疲劳性能，可使裂纹萌生位置从零件表面转移到次表面，但零件表面轮廓需要满足临界轮廓量化值，因此能够更准确地研究不同工艺条件下形成的零件表面完整性对疲劳性能的影响机制和规律，也为评价零件加工表面的表面完整性对疲劳性能的影响程度提供一个准确的量化指标。

实施例1：确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法具体包括以下步骤：

S1、初选第一激光冲击能量a₀、第二激光冲击能量a₁对零件进行表面激光强化，进行疲劳性能试验，使得裂纹萌生位置分别产生于零件表面、次表面处(参照图2a、2c)。具体到本实例中，疲劳试验为旋转弯曲疲劳试验，取a₀＝0J进行激光强化试验，裂纹萌生位置位于裂纹表面上，即裂纹萌生位置与表面之间的高度H₀＝0，取a₁＝30J进行激光强化试验时，裂纹萌生位置位于次表面(表面内部)，裂纹萌生位置与表面之间的高度H₁＝2mm。

S2、选取激光冲击强化能量a₀、a₁的中间值a_n进行疲劳性能试验，观察裂纹萌生位置。具体到本实例中，取a₀＝0J、a₁＝30J中间值a_n＝15J进行旋转弯曲疲劳试验得到的最初裂纹萌生位置与表面之间的高度Hn＝0.98mm，说明最初裂纹萌生位置位于次表面。

S3、当裂纹萌生位置位于表面时，取激光冲击强化能量a_n、a₁中间值进行下组试验，当裂纹萌生位置位于次表面时，取a₀、a_n中间值进行下组试验，以此类推，.........，当最后位于次表面的裂纹萌生位置低于临界值H_临界时(参照图2b)，确定临界裂纹萌生位置。具体到本实例中，a_n＝15J进行旋转弯曲试验得到的裂纹萌生位置位于次表面，因此取a₀＝0J、a_n＝15J中间值7.5J进行下组试验，以此类推，当最终试验得到的次表面裂纹萌生位置与表面之间的高度H≤H临界＝0.01mm时，就认为零件裂纹萌生位置处于表面与次表面的过渡阶段，即临界裂纹萌生位置。

S4、计算临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值；具体为：

S41：采用粗糙度测试仪得到临界裂纹萌生位置处的表面轮廓，(参照图3)其中，表面轮廓各点的高度为Z，表面轮廓长度为L，表面轮廓微观不平度十点的最大高度为Z_max，表面轮廓微观不平度十点的最小高度为Z_min；

S42：计算表面轮廓量化值，其计算公式为：

其中，R_a表示表面轮廓算数平均偏差，R_y表示轮廓最大高度，R_z表示微观不平度十点高度，

表示微观不平度十点底部平均曲率(参照图4)，n为应力状态，剪切应力取1，拉拉或拉压应力取2；

R_y＝|Z_max-Z_min| (3)

S43：测量残余应力为Δσ，并将残余应力转换为量化的应力门槛值，其计算公式为：

其中，系数A与最初裂纹萌生位置有关，当最初裂纹萌生位置在零件内部时，取值为0.65，当最初裂纹萌生位置在零件表面时，取值为0.5，本实例中取0.5；area_crack表示临界裂纹面垂直于主应力轴方向的投影面积，投影面看作为椭圆形，

a和b分别表示椭圆形裂纹的长轴和短轴；

S44：通过S41～S43可以得到一组

H为通过测量得到的表面硬度值。

S5、重复S1～S4，通过改变同材料和同尺寸零件的表面轮廓进行试验，重复试验时H临界应该取值相同，即H临界＝0.01mm，获得多组临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值，进而建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系。

具体的，S51：重复S1～S4，用同样的方法对其他组同尺寸同材料但不同表面轮廓的零件材料进行疲劳性能试验，获得多组

S52：多不同组的

进行方程拟合，其计算公式为：

其中，C₁、C₂为常数项；

S53：建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系为：

车铣刨磨镗加工的方式与激光冲击强化产生轴向力增大方式类似。车铣刨磨镗通过增加轴向压力使得硬度和残余应力发生变化，激光冲击强化通过吸收层使得零件受到冲击波的作用，进而使得硬度和残余应力发生变化。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用第一激光冲击能量a₀以及第二激光冲击能量a₁分别对零件进行表面激光强化，a₁＞a₀，使裂纹萌生位置分别产生于零件表面和零件次表面处，其中，位于零件表面的裂纹萌生位置距离表面的高度为H₀，位于零件次表面的裂纹萌生位置距离表面的高度为H₁，H₁＞H₀，H₀＝0；

S2：选取中间激光冲击能量a_n对零件进行表面激光强化，疲劳性能试验后观察最初裂纹萌生位置，其中a_n＝(a₀+a₁)/2，最初裂纹萌生位置距离表面的高度为H_n；

S3：判断H_n是否满足以下条件，H₀＜H_n≤H_临界，其中，H_临界＜H₁；

若满足以上条件，则执行S4，否则返回S2，利用试验二分法重新确定激光冲击能量，再进行疲劳性能试验；

S4：将满足条件的裂纹萌生位置作为临界裂纹萌生位置，计算临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值；

S5：重复S1～S4，通过改变同材料和同尺寸零件的表面轮廓进行试验，获得多组临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值，进而建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系。

2.根据权利要求1所述的确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法，其特征在于，利用试验二分法重新确定中间激光冲击能量，再进行疲劳性能试验的具体步骤为：

若H_n＝0，说明最初裂纹萌生位置在零件表面，则选取中间激光冲击能量a_m，a_m＝(a_n+a₁)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_m，判断H₀＜H_m≤H_临界；

若H_临界＜H_n≤H₁，说明最初裂纹萌生位置在零件内部，则选取中间激光冲击能量a_m，a_m＝(a₀+a_n)/2对零件表面进行激光强化，疲劳性能试验后观察裂纹萌生位置，此时，裂纹萌生位置距离表面的高度为H_m，判断H₀＜H_m≤H_临界。

3.根据权利要求2所述的确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法，其特征在于，计算临界裂纹萌生位置对应的残余应力、硬度和表面轮廓量化值的具体步骤为：

S41：采用粗糙度测试仪得到临界裂纹萌生位置处的表面轮廓，其中，表面轮廓各点的高度为Z，表面轮廓长度为L，表面轮廓微观不平度十点的最大高度为Z_max，表面轮廓微观不平度十点的最小高度为Z_min；

计算表面轮廓算数平均偏差、轮廓最大高度和微观不平度十点高度：

R_y＝|Z_max-Z_min| (2)

其中，R_a表示表面轮廓算数平均偏差，R_y表示轮廓最大高度，R_z表示微观不平度十点高度；

S42：利用表面轮廓算数平均偏差、轮廓最大高度和微观不平度十点高度计算表面轮廓量化值，其计算公式为：

其中，

表示微观不平度十点底部平均曲率，n为应力状态，剪切应力取1，拉拉或拉压应力取2；

S43：测量临界裂纹萌生位置处表面的残余应力Δσ，并将残余应力转换为量化的应力门槛值，其计算公式为：

其中，系数A与最初裂纹萌生位置有关，当最初裂纹萌生位置在零件内部时，取值为0.65，当最初裂纹萌生位置在零件表面时，取值为0.5；area_crack表示临界裂纹面垂直于主应力轴方向的投影面积，投影面看作为椭圆形，

a和b分别表示椭圆形裂纹的长轴和短轴；

S44：通过S41～S43可以得到一组

其中，H为通过测量得到的表面硬度值。

4.根据权利要求3所述的确定零件疲劳裂纹萌生位置与表面完整性映射关系的方法，其特征在于，S5具体为：

S51：重复S1～S4，用同样的方法对其他组同尺寸同材料但不同表面轮廓的零件材料进行疲劳性能试验，获得多组

S52：多不同组的

进行方程拟合，其计算公式为：

其中，C₁、C₂为常数项；

S53：建立临界裂纹萌生位置与表面完整性的映射关系为：

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