LPBF成形钛合金

含缺陷疲劳寿命预测

在考虑缺陷尺寸与位置分布影响疲劳性能的前提下，给出可直接与试验对照的疲劳寿命预测模型，并合理覆盖不同应力比与超高周疲劳区间。

凌超 · Yinfeng, Jia · Fu, Rui · 郑亮 · 仲政 · 洪友士

International Journal of Fatigue 2024

参数信息

预测疲劳寿命范围

10^9 cycles

缺陷尺寸范围

30-150 μm

失效概率

5, 50, 95 %

技术优势

缺陷效应可量化

模型显式纳入缺陷尺寸与位置，能分别预测含30–150 μm亚表面和内部缺陷试样的疲劳寿命。

覆盖不同应力比

模型捕捉了平均应力的非线性效应，在不同应力比下预测结果与实验吻合。

给出概率S-N曲线

基于缺陷尺寸和位置统计，获得5%、50%、95%失效概率下的S-N曲线，便于工程可靠性设计。

应用场景

• 航空航天结构件疲劳评估：利用缺陷敏感寿命预测模型评估LPBF钛合金航空件疲劳可靠性。
• 机器人金属结构疲劳寿命：预测含缺陷机器人金属结构件在循环载荷下的疲劳寿命。
• 增材制造部件疲劳测试：用模型预测替代部分疲劳试验，减少测试时间和成本。
• 钛合金零件疲劳设计：依据缺陷统计和失效概率S-N曲线进行钛合金零件疲劳设计。
• 增材制造金属件寿命预测：提供考虑缺陷效应的增材制造金属件寿命预测模型。