结构损伤容限工程评估系统

1 简介

结构损伤容限工程评估系统主要用于典型工程结构的应力疲劳、应变疲劳和裂纹扩展分析计算，可以得到疲劳损伤因子、裂纹扩展寿命、应力强度因子、裂纹扩展量和剩余寿命等重要的参量，进而基于失效评估图方法完成结构的失效评定。

2 功能模块

2.1 缺陷规则化模块

缺陷规则化模块集成了GB/T 19624、RSE-M等标准或规范中算法，包括单个平面缺陷、多个平面缺陷和多个非共面缺陷等三种形式，其中平面缺陷又包括表面缺陷、埋藏缺陷和穿透缺陷。该功能主要是基于实测的缺陷尺寸，采用规范中的算法，计算得到规则化后的缺陷尺寸。

2.2 材料力学性能模块

1. 常用的材料力学性能。该部分的材料数据类型包括：
   • 材料类型
   • 弹性模量
   • 泊松比
   • 屈服强度
   • 断裂门槛值
   • 平面应变断裂韧性
   • 平面应力断裂韧性
   • 塑性系数
   • 塑性指数
   

   图2 材料力学性能数据
2. 材料的疲劳性能。主要涵盖IIW规范中的应力疲劳数据，包括不同应力等级（FAT）下的铝合金和铁合金的应力疲劳曲线数据。
   

   图3 断裂性能数据
3. 材料的断裂性能。裂纹扩展公式包括Paris、Froman、Walker和Nasgro等，涵盖铝合金、不锈钢、高温合金、钛合金等断裂性能数据共500余种。
   

   图4 断裂性能数据

3 疲劳与断裂分析

1. 分析类型

   主要包括疲劳裂纹扩展分析、时间相关的裂纹扩展分析、低周疲劳寿命分析、高周疲劳寿命分析

2. 裂纹模型

   主要包括4种角裂纹模型，算法来自BS7910规范、Nasgro手册和应力强度因子手册；2种埋藏裂纹模型，算法来自应力强度因子手册；10种表面裂纹模型，算法来自SINTAP规范（报告）和应力强度因子手册；7种穿透裂纹模型，算法来自Nasgro软件和应力强度因子手册。

3. 雨流计数 读取时序载荷谱文件，调用调取雨流计数算法，生成8级或16级载荷谱
   

   图5 断裂力学参数计算

4 失效评估

基于应力强度因子计算结果、材料的断裂韧性以及净截面屈服因子，完成典型工程结构的失效安全评估。