(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210967927.7 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 南京工程学院 地址 211167 江苏省南京市江宁科 学园弘 景大道1号 (72)发明人 王安哲　王帅　张振　白锐　 吴振宇　肖海芹　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 董建林 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01N 3/20(2006.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命 改善与预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种含微裂纹陶瓷件的室温 弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 属于机械结构强 度技术领域， 方法包括： 采集原始陶瓷件上微裂 纹的空间信息， 测试原始陶瓷件的幂指数和临界 疲劳寿命； 根据微裂纹的空间信息将微裂纹加工 成圆形孔洞， 对圆形孔洞进行打磨清洗工序， 得 到加工陶瓷件， 完成室温弯曲疲劳寿命改善； 对 圆形孔洞进行尺寸测量得到其半径和截面积， 利 用半径和截面积计算加工陶瓷件在受静载荷作 用下的应力极限； 利用所述应力极限、 幂指数和 临界疲劳寿命绘制加工陶瓷件的S ‑N曲线； 测试 加工陶瓷件的最大弯曲应力， 将最大弯曲应力在 所述S‑N曲线上对应的横坐标作为室温弯曲疲劳 寿命的预测结果。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115329570 A 2022.11.11 CN 115329570 A 1.一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 其特 征在于， 包括： 采集原始陶瓷件上微裂纹的空间信息， 测试原 始陶瓷件的幂指数和临界疲劳寿命； 根据微裂纹的空间信息将微裂纹加工成圆形孔洞， 对圆形孔洞进行打磨清洗工序， 得 到加工陶瓷件， 完成室温弯曲疲劳寿命改善； 对圆形孔洞进行尺寸测量得到其半径和截面积， 利用半径和截面积计算加工陶瓷件在 受静载荷作用下的应力极限； 利用所述应力极限、 幂指数和临界疲劳寿命绘制加工陶瓷件的S ‑N曲线； 测试加工陶瓷件的最大弯曲应力， 将最大弯曲应力在所述S ‑N曲线上对应的横坐标作 为室温弯曲疲劳寿命的预测结果。 2.根据权利要求1所述的一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 其特征在于， 所述空间信息包括长度、 深度和位置坐标参数， 通过 无损检测工序采集得到 。 3.根据权利要求2所述的一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 其特征在于， 所述 根据微裂纹的空间信息将微裂纹加工成圆形孔洞， 包括： 根据所述位置坐标参数找到微裂纹， 利用飞秒激光加工工序将微裂纹加工成圆形孔 洞， 飞秒激光加工工序的参数根据微裂纹的深度来设置， 保证圆形孔洞的深度介于微裂纹 深度的80％至1 10％， 圆形孔洞的直径为 微裂纹长度的10 0～120％。 4.根据权利要求1所述的一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 其特征在于， 所述对圆形孔洞进行尺寸测量得到其半径和截面积， 包括： 利用光学显微镜测量圆形孔洞的直径， 从而得到其半径； 利用粗糙度分析仪测量 圆形孔洞的截面积， 在测量 时保证所测截面与弯曲加载方向平 行。 5.根据权利要求1所述的一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 其特征在于， 所述利用半径和截面积计算加工陶瓷件在受静载荷作用下 的应力极限， 通过 以下公式进行计算： 其中， R0是基于泊松比、 断裂韧性、 原始强度求解的力学常数， v是泊松比， KIc为断裂韧 性， σ0为原始强度， σf为纯I型破坏模式下的应力极限， n 是基于泊松比求解的常数， area是圆 形孔洞的截面积， r是圆形孔洞的半径， H是基于泊松比、 力学常数、 圆形孔洞的半径求解的 常数， σfm是混合破坏模式下的应力极限， L 是加工陶瓷件弯曲力臂， B是加工陶瓷件半宽度， x 和y分别是圆形孔洞中心在加工陶瓷件长度和宽度方向上 的偏移量， 由光学显微镜观测得 到； 将混合破坏模式下的应力极限作为受静载荷作用下的应力极限。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329570 A 26.根据权利要求5所述的一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 其特征在于， 通过以下 方法基于泊松比求 解常数n： 当泊松比分别为0和0.3时， 常数n分别为0.62 9和0.650； 当泊松比为 其他值时， 常数n 通过插值法获得。 7.根据权利要求5所述的一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 其特征在于， 通过以下 方法基于泊松比、 力学常数、 圆形孔洞的半径求 解常数H： 当泊松比分别为0.1、 0.15、 0.2、 0.25和0.3时， 若R0/r为0.0005则常数H分别为0.6294、 0.6215、 0.6104、 0.596和0.5785， 若R0/r为0.001则常数H分别为0.6286、 0.6207、 0.6095、 0.5952和0.5777， 若R0/r为0.005则常数H 分别为0.6225、 0.6145、 0.6033、 0.5889和0.5714， 若R0/r为0.01则常数H分别为0.6149、 0.6068、 0.5956、 0.5813和0.5638， 若R0/r为0.05则常 数H分别为0.5599、 0.5515、 0.5401、 0.5258和0.5086， 若R0/r为0.1则常数H分别为0.5028、 0.4942、 0.4828、 0.4687和0.4518， 若R0/r为0.3则常数H分别为0.3528、 0.3445、 0.3341、 0.3216和0.3069， 若R0/r为0.5则常数H 分别为0.2672、 0.2599、 0.2508、 0.2401和0.2276， 若 R0/r为1则常数H分别为0.159、 0.15 37、 0.1473、 0.139 9和0.1314； 当泊松比和R0/r为其他值时， 常数H通过插值法获得。 8.根据权利要求1所述的一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 其特征在于， 所述测试原 始陶瓷件的幂指数和临界疲劳寿命， 包括： 利用室温弯曲疲劳测试方法测试至少6个应力水平的原始陶瓷件的S ‑N曲线， 且每个应 力水平测试3个以上的奇数个试样， 将测试结果绘制成双对数坐标系的S ‑N曲线， 通过取中 值并线性拟合得到原始陶瓷件S ‑N曲线的幂指数k， 同时根据S ‑N曲线拟合结果获得疲劳极 限处的临界疲劳寿命Nfc。 9.根据权利要求1所述的一种含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与预测方法， 其特征在于， 所述利用应力极限、 幂指数和临界疲劳寿命绘制加工陶瓷件的S ‑N曲线， 包括： 在双对数坐标系中， 以坐标点(1， σfm)为起点， 以原始陶瓷件的幂指数k为斜率绘制一条 斜线， 以原始陶瓷件的临界疲劳寿命Nfc为该斜线的终点， 之后为水平横线， 绘制出加工陶瓷 件的S‑N曲线； 其中， σfm是加工陶瓷件在受静载荷作用下的应力极限。 10.根据权利要求1所述的一种 含微裂纹陶瓷件的室温弯曲疲劳寿命改善与 预测方法， 其特征在于， 所述 最大弯曲应力通过弯曲应力传感器对加工陶瓷件进行测试获得。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329570 A 3