1.一种用微缩试样试验评价全尺寸构件疲劳强度的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:(1)全尺寸构件应力分布状态模拟:对全尺寸构件进行三维建模并划分网格,设置边界条件,通过有限元方法分析全尺寸构件的受力状态;(2)全尺寸构件疲劳性能弱区确定:根据有限元分析结果,确定构件的应力最大区域,并将该应力最大区域定义为最危险区域:(3)微缩试样设计及制备:设计最危险区域的等比例缩小试样,所述等比例缩小试样包括两端的圆柱状夹持段和中间的标距段,所述等比例缩小试样的尺寸共n种,每一种尺寸的等比例缩小试样不少于8个样品;各尺寸等比例缩小试样表示为A i (i=1、2……n,n≥3),定义各尺寸等比例缩小试样的中间标距段与全尺寸构件最危险区域的公称直径(外直径尺寸,mm)之比d i /d 0 为缩小比例x i (i=1、2、……、n,n≥3),且x 1 <x 2 ……<x n ,0<x i <1,x n ≥0.1;d i 为等比例缩小试样中间标距段公称直径,d 0 为全尺寸构件最危险区域的公称直径;(4)试样弯曲疲劳强度测试:利用四点弯曲疲劳试验机,在设定应力比Rs、指定压-压循环载荷周次条件下,对各尺寸等比例缩小试样进行弯曲疲劳强度测试;在指定置信度C和存活率P下,获得n种尺寸试样的最大弯矩M i (i=1、2……n);建立缩小比例-最大弯矩定量关系如公式(1);并根据各试样的缩小比例x i 和最大弯矩M i 求得M 0 和b的值;M=M 0 ×x b (1);(5)构件疲劳尺寸效应规律确定:根据步骤(4)中建立的缩小比例-最大弯矩定量关系公式(1)以及平均应力修正系数ε,进一步获得构件疲劳尺寸效应规律;具体是根据材料力学,通过最大弯矩除以抗弯截面模量W x 得应力值,再乘以平均应力修正系数,即可得到构件疲劳尺寸效应规律,如公式(5);公式(5)中:σ Rs 为应力比为Rs所对应的弯曲疲劳强度(MPa),σ -1 为应力比为-1所对应的试样疲劳强度(MPa);(6)对称循环载荷下全尺寸构件疲劳强度预测:当缩小系数x=1时,有dx=d0,并且抗弯截面模量如公式(6);公式(6)中:π为圆周率;d 内径 为空心轴的内直径,单位mm;因此,对称循环下全尺寸构件疲劳强度如公式(7);公式(7)中:σ -1,x=1 为对称循环下全尺寸构件疲劳强度,单位MPa。
2.根据权利要求1所述的用微缩试样试验评价全尺寸构件疲劳强度的方法,其特征在于:步骤(3)中,所述等比例缩小试样由构件母材加工而成;所述等比例缩小试样的标距段为与所述最危险区域形状相同且尺寸等比例缩小的结构。
3.根据权利要求1所述的用微缩试样试验评价全尺寸构件疲劳强度的方法,其特征在于:步骤(4)中,所述应力比Rs为最小应力Smin(MPa)与最大应力Smax(MPa)的比值;在步骤(4)试样弯曲疲劳强度测试中,一般应力比Rs=0.35,指定压-压循环载荷周次为1.0E7次。
4.根据权利要求1所述的用微缩试样试验评价全尺寸构件疲劳强度的方法,其特征在于:步骤(4)中,根据各试样的缩小比例x i 和最大弯矩M i 求得M 0 和b的值的过程为:将各数据点(x i ,M i )取对数得对数点集(lgx i ,lgM i ),然后根据最小二乘方法线性回归对数点集得公式(2)-(3),从而求出公式(1)中M 0 和b的值;
5.根据权利要求1所述的用微缩试样试验评价全尺寸构件疲劳强度的方法,其特征在于:步骤(5)中,平均应力修正系数ε由公式(4)求得;平均应力修正的目的是将弯曲疲劳强度等效为对称循环载荷下的疲劳强度值;公式(4)中:γ为材料常数,γ=0.5。