[发明专利]一种基于线性损伤累积的多轴热机械疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种基于线性损伤累积的多轴热机械疲劳寿命预测方法，其特征在于：该方法的实现步骤如下，

步骤1)：将热机械疲劳损伤D_TMF线性划分为纯机械疲劳损伤D_PF，蠕变损伤D_C以及蠕变-疲劳交互作用损伤D_PFC；

步骤2)：根据多轴机械载荷条件，找到具有最大法向应变幅Δγ_max/2的最大剪切应变平面作为纯机械疲劳损伤临界面，并确定临界面上两个最大剪切应变幅折返点之间的法向应变幅度值

步骤3)：确定材料不产生蠕变时的某一温度所对应的单轴等温疲劳参数；

步骤4)：利用确定的高温疲劳参数结合拉伸型统一多轴疲劳损伤模型并考虑平均应力计算得到纯机械疲劳损伤；

考虑平均应力的拉伸型统一多轴疲劳损伤模型公式：

其中，σ_f'、ε_f'、b、c为不产生蠕变时的较高温度下材料疲劳常数，E为该温度下弹性模量，由高温单轴数据拟合得到；为临界面上平均应力，用来反映不同的相位角对纯机械疲劳损伤的影响；

步骤5)：将每循环变化的温度及多轴机械载荷按时间轴划分为较小的区间，取区间上温度及机械载荷最大值，当轴向应力为正时，取米塞斯等效应力值作为多轴蠕变持久应力方程计算参量，当轴向应力为负时，取等效应力值为0；各区间上蠕变计算等效应力参量σ_ieq如下式：

其中，σ_imax、τ_imin分别为第i个区间上轴向和剪切应力最大值；

步骤6)：结合蠕变持久方程计算得到各载荷下对应的蠕变持久时间，进而得到各区间上蠕变损伤累加得到每循环蠕变损伤

步骤7)：确定热循环高温段平均温度，并用高温单轴疲劳数据拟合得到该温度所对应的蠕变-疲劳交互作用系数；

步骤8)：利用蠕变-疲劳交互作用系数，结合纯机械疲劳损伤和蠕变-疲劳损伤，计算得到蠕变-疲劳交互作用损伤；蠕变-疲劳交互作用损伤公式如下：

步骤9)：根据线性损伤累积法则，通过累加纯机械疲劳损伤、蠕变损伤以及蠕变-疲劳交互作用损伤，得到每循环热机械疲劳损伤，进而预测出热机械疲劳寿命；多轴热机疲劳寿命预测公式：

2.根据权利要求1所述的一种基于线性损伤累积的多轴热机械疲劳寿命预测方法，其特征在于：所述步骤3)中纯机械疲劳由等温单轴疲劳参数求得，该温度为材料不产生蠕变时的某一温度，且在确定材料不产生蠕变的条件下，该温度值越高越好。

3.根据权利要求1所述的一种基于线性损伤累积的多轴热机械疲劳寿命预测方法，其特征在于：所述步骤4)中纯疲劳的计算考虑了平均应力的影响，而不同的平均应力是由热相位角变化所造成的，因此通过考虑平均应力来反应热机加载中热相位角变化的影响。

4.根据权利要求1所述的一种基于线性损伤累积的多轴热机械疲劳寿命预测方法，其特征在于：所述步骤7)中热机械疲劳损伤计算中蠕变-疲劳交互作用系数由单轴高温疲劳试验数据拟合得到；其中，该高温温度为热循环高温部分的平均温度。