21 / 2021-03-24 14:17:58

基于损伤力学理论和机器学习模型的增材金属的疲劳寿命预测

损伤力学；机器学习；增材制造；寿命预测

近年来，由于对金属结构件的轻量化、高性能以及结构一体化成形有较高要求，航空航天领域越来越多地采用增材制造技术。而在实际工程应用中，增材制造航空金属结构件往往承受着复杂的疲劳载荷，使其疲劳损伤及失效破坏成为一种普遍现象。因此，考虑到航空结构的安全可靠性与疲劳性能密切相关，有必要深入研究增材制造金属材料的疲劳寿命预测方法。目前，针对疲劳寿命预测的分析方法有很多，比较常用的有局部应力法、场强法、临界距离法、临界平面法、断裂力学方法等。但是，上述方法无法描述材料疲劳损伤演化的复杂过程，也很难考虑增材制造过程参数的影响，而这些参数对增材金属材料的疲劳性能有非常显著的影响。另一方面，疲劳寿命预测的数值计算方法也相对耗时。因此，针对上述问题，本文提出了基于损伤力学理论和机器学习模型的增材制造金属材料的疲劳寿命预测方法，通过疲劳损伤理论模型、损伤力学有限元数值算法与机器学习模型的有机结合，预测了增材制造航空航天金属材料的疲劳寿命，并与试验结果进行对比，验证了所提方法的可行性。