CN110516409B - 疲劳强度分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及结构设计领域，提供一种疲劳强度分析方法及装置，所述疲劳强度分析方法可以包括：获取结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数；根据所述疲劳许用应力系数、所述极限拉伸强度和所述耐久性系数计算所述结构的疲劳许用应力；获取所述结构的工作应力；根据所述疲劳许用应力、所述工作应力计算所述结构的疲劳裕度；将所述疲劳裕度与预设值进行比较；在所述疲劳裕度大于所述预设值的情况下，确定所述结构满足疲劳强度需求；以及在所述疲劳裕度不大于所述预设值的情况下，确定所述结构不满足疲劳强度需求。所述方法可以实现不依赖于疲劳载荷谱而对结构的疲劳强度进行有效分析。

Description

疲劳强度分析方法及装置

技术领域

本发明涉及结构设计技术领域，特别地，涉及一种疲劳强度分析方法及装置。

背景技术

通常对于机械类结构都会有使用寿命的要求，因而在结构方案设计初期需要进行疲劳强度的初步分析评估。

以飞行器的结构为例，相关技术中，需要根据已知的疲劳载荷谱来计算结构的疲劳许用应力，进而对结构的疲劳强度进行分析评估。由于疲劳载荷谱的获取需要长时间的积累，耗时耗力，使得在一些情况下可能尚未提前获知疲劳载荷谱，例如在飞行器方案设计初期，这将使得无法计算结构的疲劳许用应力，进而对结构的疲劳强度的分析也将无法开展。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种疲劳许用应力计算方法，用于至少解决在尚未获知疲劳载荷谱的情况下无法对疲劳许用应力进行计算的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种疲劳许用应力计算方法，所述疲劳许用应力计算方法包括：获取结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数；以及根据所述疲劳许用应力系数、所述极限拉伸强度和所述耐久性系数计算所述结构的疲劳许用应力。

进一步的，根据所述疲劳许用应力系数、所述极限拉伸强度和所述耐久性系数计算所述结构的疲劳许用应力包括根据以下公式计算所述结构的疲劳许用应力：

其中，σ_t表示疲劳许用应力，TSF表示所述疲劳许用应力系数，F_tu表示所述极限拉伸强度、F_d表示所述耐久性系数。

进一步的，获取结构的疲劳许用应力系数包括：获取所述结构的净截面应力集中系数、所述结构的材料分类、所述结构的设计寿命；以及基于所述结构的净截面应力集中系数、所述结构的材料分类、所述结构的设计寿命从预先存储的列表中确定所述结构的疲劳许用应力系数，其中所述列表中存储有与不同的净截面应力集中系数、材料分类、设计寿命所对应的净截面应力集中系数。

相对于现有技术，本发明所述的疲劳许用应力计算方法具有以下优势：本发明实施例是通过结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数来计算所述结构的疲劳许用应力，该计算过程不依赖于疲劳载荷谱而执行，使得在疲劳载荷谱未知的情况下，仍然能够计算出结构的疲劳许用应力，进而可以对结构的疲劳强度做出有效分析。

本发明的另一目的在于提出一种疲劳裕度计算方法，用于在尚未获知疲劳载荷谱的情况下对疲劳裕度进行有效计算。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种疲劳裕度计算方法，所述疲劳裕度计算方法包括：根据上述的疲劳许用应力计算方法计算结构的疲劳许用应力；获取所述结构的工作应力；以及根据所述疲劳许用应力、所述工作应力计算所述结构的疲劳裕度。

相对于现有技术，本发明所述的疲劳裕度计算方法具有以下优势：基于本发明实施例提供的疲劳许用应力计算方法，不依赖于疲劳载荷谱而计算出结构的许用应力，结合结构的工作应力，可以有效计算出结构的疲劳裕度，这可以为结构的疲劳强度的分析提供有效的数据基础。

本发明的另一目的在于提出一种疲劳强度分析方法，用于至少解决在尚未获知疲劳载荷谱的情况下无法对疲劳强度进行有效分析的方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种疲劳强度分析方法，所述疲劳强度分析方法包括：根据上述的疲劳裕度计算方法计算所述结构的疲劳裕度；将所述疲劳裕度与预设值进行比较；在所述疲劳裕度大于所述预设值的情况下，确定所述结构满足疲劳强度需求；以及在所述疲劳裕度不大于所述预设值的情况下，确定所述结构不满足疲劳强度需求。

相对于现有技术，本发明所述的疲劳强度分析方法具有以下优势：通过结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数来计算所述结构的疲劳许用应力，再结合结构的工作应力计算出结构的疲劳裕度，基于所计算的疲劳裕度就可以实现不依赖于疲劳载荷谱而对结构的疲劳强度进行有效分析。

本发明的另一目的在于提出一种疲劳许用应力计算装置，用于至少解决在尚未获知疲劳载荷谱的情况下无法对疲劳许用应力进行计算的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种疲劳许用应力计算装置，述疲劳许用应力计算装置包括：第一获取模块，用于获取结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数；以及第一计算模块，用于根据所述疲劳许用应力系数、所述极限拉伸强度和所述耐久性系数计算所述结构的疲劳许用应力。

进一步的，所述第一计算模块根据以下公式计算所述结构的疲劳许用应力：

其中，σ_t表示疲劳许用应力，TSF表示所述疲劳许用应力系数，F_tu表示所述极限拉伸强度、F_d表示所述耐久性系数。

进一步的，所述第一获取模块包括：获取单元，用于获取所述结构的净截面应力集中系数、所述结构的材料分类、所述结构的设计寿命；以及确定单元，用于基于所述结构的净截面应力集中系数、所述结构的材料分类、所述结构的设计寿命从预先存储的列表中确定所述结构的疲劳许用应力系数，其中所述列表中存储有与不同的净截面应力集中系数、材料分类、设计寿命所对应的净截面应力集中系数。

所述疲劳许用应力计算装置与上述疲劳许用应力计算方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于提出一种疲劳裕度计算装置，用于在尚未获知疲劳载荷谱的情况下对疲劳裕度进行有效计算。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种疲劳裕度计算装置，所述疲劳裕度计算装置包括：第二计算模块，用于根据上述的疲劳许用应力计算方法计算结构的疲劳许用应力；第二获取模块，用于获取所述结构的工作应力；以及第三计算模块，用于根据所述疲劳许用应力、所述工作应力计算所述结构的疲劳裕度。

所述疲劳裕度计算装置与上述疲劳裕度计算方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于提出一种疲劳强度分析装置，用于至少解决在尚未获知疲劳载荷谱的情况下无法对疲劳强度进行有效分析的方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种疲劳强度分析装置，所述疲劳强度分析装置包括：第四计算模块，用于上述的疲劳裕度计算方法计算所述结构的疲劳裕度；比较模块，用于将所述疲劳裕度与预设值进行比较；以及确定模块，用于：在所述疲劳裕度大于所述预设值的情况下，确定所述结构满足疲劳强度需求；以及在所述疲劳裕度不大于所述预设值的情况下，确定所述结构不满足疲劳强度需求。

所述疲劳强度分析装置与上述疲劳强度分析方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的疲劳许用应力计算方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明一实施例的疲劳裕度计算方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明一实施例的疲劳强度分析方法的流程示意图；

图4示出了无限大板的结构参数示意图；

图5示出了根据本发明一实施例的疲劳许用应力计算装置的结构框图；

图6示出了根据本发明一实施例的疲劳裕度计算装置的结构框图；以及

图7示出了根据本发明一实施例的疲劳强度分析装置的结构框图。

附图标记说明：

510 第一获取模块 520 第一计算模块

610 第三计算模块 620 第二获取模块

630 第三计算模块 710 第四计算模块

720 比较模块 730 确定模块

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

图1示出了根据本发明一实施例的疲劳许用应力计算方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种疲劳许用应力计算方法，本发明实施例主要是以飞行器的结构为例来对疲劳许用应力计算方法进行举例说明的，然而应当理解，所述方法适用于对任何机械结构的疲劳许用应力进行计算，其中所述飞行器例如可以是运输类飞行器，例如运输类飞机等。所述疲劳许用应力计算方法可以包括步骤S110至步骤S120。

在步骤S110，获取结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数。

疲劳许用应力系数与结构的净截面应力集中系数、材料分类、设计寿命有关。可以预先存储针对不同材料分类、不同设计寿命、及不同净截面应力集中系数对应的疲劳许用应力系数，例如以列表的方式存储，则疲劳许用应力系数可以通过查表获得。或者，也可以针对不同材料分类和不同设计寿命，存储净截面应力集中系数和疲劳许用应力系数的拟合关系式，通过计算得到结构的疲劳许用应力系数。

如果所述结构为破损类安全结构，则该结构的极限拉伸强度可以取B基准值，如果所述结构为非破损类安全结构，则该结构的极限拉伸强度可以取A基准值。破损类安全结构例如可以包括飞机的发动机吊挂接头等，非破损类安全结构例如可以包括飞机框、壁板等。在可选情况下，也可以考虑结构的工作温度对极限拉伸强度的影响，可以根据结构的材料的极限拉伸强度与温度的通用的关系曲线数据，获得结构的工作温度所对应的极限拉伸强度。

结构的耐久性系数与结构所处部位及承受的载荷类型相关。具体而言，可以预先存储不同结构、不同载荷类型对应的耐久性系数，例如以列表的方式进行存储，如表1所示。表1中的一般结构是指除机身、机翼、内襟翼、外襟翼、发动机架外的其它结构。在执行步骤S110时，可以从预先存储的列表中获得结构的耐久性系数。

表1

在步骤S120，根据所述疲劳许用应力系数、所述极限拉伸强度和所述耐久性系数计算所述结构的疲劳许用应力。

疲劳许用应力与结构的极限拉伸强度和耐久性系数的比值成正比。例如，可以通过以下公式计算结构的疲劳许用应力：

公式(1)中，σ_t表示疲劳许用应力，TSF表示所述疲劳许用应力系数，F_tu表示所述极限拉伸强度、F_d表示所述耐久性系数。

可以理解，针对公式(1)的微小改进也属于本发明实施例的保护范围内。例如，在可选情况下，公式(1)中还可以包括误差校对参数，例如在之后获得疲劳载荷谱的情况下，可以通过对基于疲劳载荷谱计算得到的疲劳许用应力和基于本发明实施例提供的方法计算得到的疲劳许用应力进行对比而获得误差校对参数。

基于上述实施例，接下来对疲劳许用应力系数进行具体描述。本发明实施例中提到的疲劳许用应力系数可以通过大量的疲劳实验获得，例如，疲劳许用应力系数可以是根据分析部位的材料分类、净截面应力集中系数、及设计寿命而通过疲劳实验获得，进行疲劳实验的过程中还可以考虑疲劳分散系数的影响。

材料分类例如可以是铝合金2000系列、铝合金7000系列、结构钢、钛合金等。结构的设计寿命例如可以是结构的使用时间或使用次数等。疲劳实验涉及的净截面应力集中系数可以涵盖净截面应力集中系数所有范围，例如所涉及到的净截面应力集中系数可以的范围可以是0至5。举例而言，针对任意材料分类，可以确定净截面应力集中系数从0开始每增加一数值(该数值)，所对应的疲劳许用应力系数，其中所述数值可以是任意合适的值，例如，可以是0.01至0.15中的任意数值。

通过疲劳实验获得疲劳许用应力系数之后，可以对不同的净截面应力集中系数、材料分类、设计寿命所对应的净截面应力集中系数进行存储，例如可以列表的方式进行存储。表2列出了结构的设计寿命为满足60000次飞行的情况下，不同的净截面应力集中系数、材料分类所对应的净截面应力集中系数，表3列出了结构的设计寿命为满足80000次飞行的情况下，不同的净截面应力集中系数、材料分类所对应的净截面应力集中系数。

表2

表3

在获取结构的疲劳许用应力系数TSF时，可以首先获取结构的净截面应力集中系数K_tn、结构的材料分类、结构的设计寿命。结构的净截面应力集中系数K_tn可以根据《应力集中系数手册》或者如《STRESS CONCENTRATION FACTORS》等的其它公共出版物得到。《应力集中系数手册》和《STRESS CONCENTRATION FACTORS》中均针对不同的结构提供了应力集中系数K_tn的计算方式。具体如何使用《应力集中系数手册》或《STRESS CONCENTRATION FACTORS》获得结构的净截面应力集中系数K_tn属于本领域公知常识，这里将不再赘述。

在可选实施例中，所得到的结构的净截面应力集中系数K_tn可能没有包含在列表中，则可以通过例如插值法来获得对应的疲劳许用应力系数TSF，所述插值法例如可以是线性插值等。

在可选实施例中，也可以针对特定的设计寿命的每一材料分类，对净截面应力集中系数K_tn和对应的疲劳许用应力系数TSF进行拟合，通过拟合获得净截面应力集中系数K_tn和对应的疲劳许用应力系数TSF的对应关系，根据该对应关系可以获得任意净截面应力集中系数K_tn对应的疲劳许用应力系数TSF。

本发明实施例是通过结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数来计算所述结构的疲劳许用应力，该计算过程不依赖于疲劳载荷谱而执行，使得在疲劳载荷谱未知的情况下，仍然能够计算出结构的疲劳许用应力，进而可以对结构的疲劳强度做出有效分析。

图2示出了根据本发明一实施例的疲劳裕度计算方法的流程示意图。如图2所示，本发明实施例还提供一种疲劳裕度计算方法，本发明实施例主要是以飞行器的结构为例来对疲劳裕度计算方法进行举例说明的，然而应当理解，所述方法适用于对任何机械结构的疲劳裕度进行计算，其中所述飞行器例如可以是运输类飞行器，例如运输类飞机等。所述疲劳裕度计算方法可以包括步骤S210至步骤S230。

在步骤S210，根据本法任意实施例所述的疲劳许用应力计算方法计算结构的疲劳许用应力σ_t。

在步骤S220，获取所述结构的工作应力σ_tn。

本发明实施例中工作应力是指在极限载荷下，结构净截面的工作应力。

工作应力σ_tn的理论计算公式为：

A为结构净截面面积，F为在极限载荷下结构净截面承受的压力。

对于结构形式简单的结构，可以直接使用公式(2)来计算得到工作应力σ_tn。

对于结构形式较复杂的结构，可能无法直接使用公式(2)获得工作应力，这种情况下，可以建立结构的有限元模型，通过有限元仿真分析方法得到工作应力σ_tn。在可选情况下，也可以结合净截面应力集中系数的计算公式来获得工作应力σ_tn。

在步骤S230，根据所述疲劳许用应力σ_t、所述工作应力σ_tn计算所述结构的疲劳裕度FM。

可以通过以下公式来计算所述结构的疲劳裕度FM：

基于本发明任意实施例提供的疲劳许用应力计算方法，不依赖于疲劳载荷谱而计算出结构的许用应力，结合结构的工作应力，可以有效计算出结构的疲劳裕度。基于疲劳裕度可以对结构的疲劳强度进行有效分析。

图3示出了根据本发明一实施例的疲劳强度分析方法的流程示意图。如图3所示，本发明实施例还提供以一种疲劳强度分析方法，本发明实施例主要是以飞行器的结构为例来对疲劳强度分析方法进行举例说明的，然而应当理解，所述方法适用于对任何机械结构的疲劳强度进行分析，其中所述飞行器例如可以是运输类飞行器，例如运输类飞机等。所述疲劳强度分析方法可以包括步骤S310至步骤S340。

在步骤S310，根据本发明任意实施例所述的疲劳裕度计算方法计算结构的疲劳裕度。

在步骤S320，将所述疲劳裕度与预设值进行比较。

所述预设值可以设置为任意合适的值，通常可以将预设值设置为0。如果对疲劳强度要求比较严格，则可以将所述预设值设置的相对大一些。

在步骤S330，在所述疲劳裕度大于所述预设值的情况下，确定所述结构满足疲劳强度需求。

在步骤S340，在所述疲劳裕度不大于所述预设值的情况下，确定所述结构不满足疲劳强度需求。

如果在结构设计初期，分析出结构不满足疲劳强度需求，可以对设计进行修改，直至结构满足疲劳强度需求。

本发明实施例可以实现不依赖于疲劳载荷谱而对结构的疲劳强度进行快速、有效的分析，尤其适用于结构设计初期的疲劳强度分析。

接下来以具有两个圆孔的无限大板结构为例，对本发明实施例提供的疲劳强度分析进行举例说明。如图4所示，垂直于无限大板的孔中心连线的均匀应力σ＝140MPa，孔间距为l＝45mm，孔直径为d＝15mm。无限大板的材料为2024-T3，其分类为铝合金2000系列。无限大板的受力方向为LT，板厚度h＝1.6mm。板的设计寿命为60000飞行次数。

对于具有两个圆孔的无限大板的结构，进行疲劳分析部位的是圆孔且两个圆孔受力相同。因此，可以仅对其中一个圆孔进行疲劳强度分析即可，具体分析过程如下：

根据应力集中系数手册《STRESS CONCENTRATION FACTORS》，得到具有两个圆孔的无限大板承受拉伸载荷的应力集中系数K_tn，查询可知，应力集中系数K_tn有两个计算公式和曲线，净截面B-B承受的载荷为因此圆孔的净截面应力集中系数的计算公式为/>也即：

具有两个圆孔的无限大板为一般结构，且承受单一类型的载荷，因此由表1可知，图3得到耐久性系数F_d＝0.42。

根据应力集中系数K_tn＝2.11，材料类型(即，铝合金2000系列)，设计寿命为进行60000次飞行起落。查询表2，根据线性插值法可计算得到极限许用应力系数为TSF＝0.336。

由于具有两个圆孔的无限大板不是破损安全结构，因此极限拉伸强度取LT方向的A基准值，通过查询材料手册《MMPDS-04》第388页，可得极限拉伸强度F_tu＝434MPa。

根据公式(1)可计算得到圆孔的疲劳许用应力σ_t＝347MPa

如前所述，结构的工作应力可根据公式(2)计算、通过有限元仿真分析方法得到、或者也可以结合净截面应力集中系数的计算公式来获得。对于具有两个圆孔的无限大板，可以结合净截面应力集中系数的计算公式来获得工作应力。如前所述，应力集中系数根据应力集中系数的定义：/>其中σ_max是可承载的最大应力，则得到圆孔的工作应力σ_tn为：

根据公式(3)可计算得到圆孔的疲劳裕度FM＝0.75。

假设本发明实施例中的预设值为0，由于所计算的疲劳裕度FM的值大于0，则可以确定所设计的具有两个圆孔的无限大板结构满足疲劳强度需求，能够满足60000飞行次数的要求。

图5示出了根据本发明一实施例的疲劳许用应力计算装置的结构框图。如图5所示，本发明实施例还提供一种疲劳许用应力计算装置，本发明实施例主要是以飞行器的结构为例来对疲劳许用应力计算装置进行举例说明的，然而应当理解，所述装置适用于对任何机械结构的疲劳许用应力进行计算，其中所述飞行器例如可以是运输类飞行器，例如运输类飞机等。所述疲劳许用应力计算装置可以包括第一获取模块510，用于获取结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数；以及第一计算模块520，用于根据所述疲劳许用应力系数、所述极限拉伸强度和所述耐久性系数计算所述结构的疲劳许用应力。所述疲劳许用应力计算装置能够不依赖于疲劳载荷谱而获得疲劳许用应力。

疲劳许用应力系数与结构的净截面应力集中系数、材料分类、设计寿命有关。可以预先存储针对不同材料分类、不同设计寿命、及不同净截面应力集中系数对应的疲劳许用应力系数，例如以列表的方式存储，则疲劳许用应力系数可以通过查表获得。或者，也可以针对不同材料分类和不同设计寿命，存储净截面应力集中系数和疲劳许用应力系数的拟合关系式，通过计算得到结构的疲劳许用应力系数。疲劳许用应力系数的具体获取方式可以参考前文的具体描述，这里将不再赘述。

第一计算模块520可以例如根据上文所述的公式(1)计算得到结构的疲劳许用应力。

本发明实施例提供的疲劳许用应力计算装置的具体工作原理及益处与上述本发明实施例提供的具体工作原理及益处相同，这里将不再赘述。

图6示出了根据本发明一实施例的疲劳裕度计算装置的结构框图。如图6所示，本发明实施例还提供一种疲劳裕度计算装置，本发明实施例主要是以飞行器的结构为例来对疲劳裕度计算装置进行举例说明的，然而应当理解，所述方法适用于对任何机械结构的疲劳裕度进行计算，其中所述飞行器例如可以是运输类飞行器，例如运输类飞机等。所述疲劳裕度计算装置可以包括：第二计算模块610，用于根据本发明任意实施例所述的疲劳许用应力计算方法计算结构的疲劳许用应力；第二获取模块620，用于获取所述结构的工作应力；以及第三计算模块630，用于根据所述疲劳许用应力、所述工作应力计算所述结构的疲劳裕度。

第二获取模块620可以根据公式(2)计算结构的工作应力，或者可以通过有限元仿真分析方法得到结构的工作应力，或者也可以结合净截面应力集中系数的计算公式来获得结构的工作应力。可以根据实际情况选择工作应力的合适的获取方式。

第三计算模块630可以根据公式(3)来计算所述结构的疲劳裕度。通过不依赖于疲劳载荷谱而计算出结构的许用应力，结合结构的工作应力，可以有效计算出结构的疲劳裕度。基于疲劳裕度可以对结构的疲劳强度进行有效分析。

本发明实施例提供的疲劳裕度计算装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的疲劳裕度计算方法的具体工作原理及益处相同，这里将不再赘述。

图7示出了根据本发明一实施例的疲劳强度分析装置的结构框图。如图7所示，本发明实施例还提供一种疲劳强度分析装置，本发明实施例主要是以飞行器的结构为例来对疲劳强度分析装置进行举例说明的，然而应当理解，所述方法适用于对任何机械结构的疲劳强度进行分析，其中所述飞行器例如可以是运输类飞行器，例如运输类飞机等。所述疲劳强度分析装置可以包括：

第四计算模块710，用于根据本发明任意实施例所述的疲劳裕度计算方法计算所述结构的疲劳裕度；比较模块720，用于将所述疲劳裕度与预设值进行比较；以及确定模块730，用于：在所述疲劳裕度大于所述预设值的情况下，确定所述结构满足疲劳强度需求；以及在所述疲劳裕度不大于所述预设值的情况下，确定所述结构不满足疲劳强度需求。

所述预设值可以设置为任意合适的值，通常可以将预设值设置为0。如果对疲劳强度要求比较严格，则可以将所述预设值设置的相对大一些。如果在结构设计初期，分析出结构不满足疲劳强度需求，可以对设计进行修改，直至结构满足疲劳强度需求。

本发明实施例可以实现不依赖于疲劳载荷谱而对结构的疲劳强度进行快速、有效的分析，尤其适用于结构设计初期的疲劳强度分析。

本发明实施例提供的疲劳强度分析装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的疲劳强度分析方法的具体工作原理及益处相同，这里将不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (6)

1.一种疲劳许用应力计算方法，其特征在于，所述疲劳许用应力计算方法包括：

获取结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数；以及

根据所述疲劳许用应力系数、所述极限拉伸强度和所述耐久性系数计算所述结构的疲劳许用应力；

其中，所述疲劳许用应力系数与结构的净截面应力集中系数、材料分类以及设计寿命有关；所述耐久性系数与结构所处部位及承受的载荷相关；

获取结构的疲劳许用应力系数包括：

获取所述结构的净截面应力集中系数、所述结构的材料分类、所述结构的设计寿命；以及基于所述结构的净截面应力集中系数、所述结构的材料分类、所述结构的设计寿命从预先存储的列表中确定所述结构的疲劳许用应力系数，其中所述列表中存储有与不同的净截面应力集中系数、材料分类、设计寿命所对应的疲劳许用应力系数；或者，

针对不同材料分类和不同设计寿命，存储截面应力集中系数和疲劳许用应力系数的拟合关系式，得到所述结构的疲劳许用应力系数；

获取结构的极限拉伸强度包括：

若所述结构为破损安全结构，则该结构的极限拉伸强度取B基准，若所述结构为非破损安全结构，则该结构的极限拉伸强度为取A基准；

根据所述疲劳许用应力系数、所述极限拉伸强度和所述耐久性系数计算所述结构的疲劳许用应力包括：

根据以下公式计算所述结构的疲劳许用应力：

，

其中，表示疲劳许用应力，/>表示所述疲劳许用应力系数，/>表示所述极限拉伸强度、/>表示所述耐久性系数。

2.一种疲劳裕度计算方法，其特征在于，所述疲劳裕度计算方法包括：

根据权利要求1所述的疲劳许用应力计算方法计算结构的疲劳许用应力；

获取所述结构的工作应力；以及

根据所述疲劳许用应力、所述工作应力计算所述结构的疲劳裕度。

3.一种疲劳强度分析方法，其特征在于，所述疲劳强度分析方法包括：

根据权利要求2所述的疲劳裕度计算方法计算所述结构的疲劳裕度；

将所述疲劳裕度与预设值进行比较；

在所述疲劳裕度大于所述预设值的情况下，确定所述结构满足疲劳强度需求；以及

在所述疲劳裕度不大于所述预设值的情况下，确定所述结构不满足疲劳强度需求。

4.一种疲劳许用应力计算装置，其特征在于，所述疲劳许用应力计算装置包括：

第一获取模块，用于获取结构的疲劳许用应力系数、极限拉伸强度和耐久性系数；以及

第一计算模块，用于根据所述疲劳许用应力系数、所述极限拉伸强度和所述耐久性系数计算所述结构的疲劳许用应力；

其中，所述疲劳许用应力系数与结构的净截面应力集中系数、材料分类以及设计寿命有关；所述耐久性系数与结构所处部位及承受的载荷相关；

所述第一获取模块包括：

获取单元，用于获取所述结构的净截面应力集中系数、所述结构的材料分类、所述结构的设计寿命；以及

确定单元，用于基于所述结构的净截面应力集中系数、所述结构的材料分类、所述结构的设计寿命从预先存储的列表中确定所述结构的疲劳许用应力系数，其中所述列表中存储有与不同的净截面应力集中系数、材料分类、设计寿命所对应的疲劳许用应力系数；或者，

针对不同材料分类和不同设计寿命，存储截面应力集中系数和疲劳许用应力系数的拟合关系式，得到所述结构的疲劳许用应力系数；

获取结构的极限拉伸强度包括：

若所述结构为破损安全结构，则该结构的极限拉伸强度取B基准，若所述结构为非破损安全结构，则该结构的极限拉伸强度为取A基准；

所述第一计算模块根据以下公式计算所述结构的疲劳许用应力：

,

其中，表示疲劳许用应力，/>表示所述疲劳许用应力系数，/>表示所述极限拉伸强度、/>表示所述耐久性系数。

5.一种疲劳裕度计算装置，其特征在于，所述疲劳裕度计算装置包括：

第二计算模块，用于根据权利要求1所述的疲劳许用应力计算方法计算结构的疲劳许用应力；

第二获取模块，用于获取所述结构的工作应力；以及

第三计算模块，用于根据所述疲劳许用应力、所述工作应力计算所述结构的疲劳裕度。

6.一种疲劳强度分析装置，其特征在于，所述疲劳强度分析装置包括：

第四计算模块，用于根据权利要求2所述的疲劳裕度计算方法计算所述结构的疲劳裕度；

比较模块，用于将所述疲劳裕度与预设值进行比较；以及

确定模块，用于：

在所述疲劳裕度大于所述预设值的情况下，确定所述结构满足疲劳强度需求；以及

在所述疲劳裕度不大于所述预设值的情况下，确定所述结构不满足疲劳强度需求。