使用流行病学裂纹逾渗模型对低周疲劳失效时间进行概率建模
材料科学
2022-07-07 v1
摘要
对标准化低周疲劳 (LCF) 实验的分析表明，失效时间分布广泛。此外，机械部件通常在达到确定性失效时间之前就已失效。克服这些问题的一个可能性是考虑概率失效时间。我们的概率寿命预测方法基于金属的微观结构。由于我们专注于镍基合金，因此我们考虑具有随机取向面心立方 (FCC) 晶粒的粗晶微观结构。这导致了随机分布的 Schmid 因子和每个晶粒中不同的各向异性应力。为了获得裂纹萌生时间，我们使用 Coffin-Manson-Basquin 和 Ramberg-Osgood 方程，对应力进行概率 Schmid 因子校正。利用这些单晶粒裂纹萌生时间，我们开发了一个跨多个晶粒的流行病学裂纹扩展模型。在这个介观裂纹逾渗模型中，开裂的晶粒会引起相邻晶粒的应力增加。这种应力增加是通过使用在有限元模拟生成的数据上训练的机器学习模型来实现的。由此产生的裂纹簇使用基于多模态应力强度因子的失效准则进行评估。从生成的失效时间中，我们使用蒙特卡洛框架计算了与表面相关的风险率。我们将获得的失效时间分布与 LCF 实验数据进行比较，发现预测的分散带与测量的分散带吻合良好。
引用
@article{arxiv.2207.02731,
title = {Probabilistic Modeling of LCF Failure Times Using an Epidemiological Crack Percolation Model},
author = {M. Harder and P. Lion and L. Mäde and T. Beck and H. Gottschalk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.02731},
year = {2022}
}
备注
12 pages, 7 figures, conference: ECCOMAS