[发明专利]适用于判定应力应变混合控蠕变疲劳损伤状态的通用方法

权利要求书

1.一种适用于判定应力应变混合控蠕变疲劳损伤状态的通用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，取相同材料的若干试样，在同一温度下对部分试样进行同应变速率不同应变幅值的应变控制疲劳试验，获取疲劳试验数据，转入步骤S2；在与应变控制疲劳试验相同的温度下对部分试样开展不同应力的蠕变试验，获取蠕变试验数据，转入步骤S3；

步骤S2，根据疲劳试验数据，确定任意应变幅值下疲劳试验的循环寿命，转入步骤S4；

步骤S3，根据蠕变试验数据，确定蠕变失效时的非弹性应变能密度与非弹性应变能密度率之间的定量关系，转入步骤S4；

步骤S4，在同一温度及同一应变速率下，开展多组应变控制蠕变疲劳试验以及应力应变混合控制蠕变疲劳试验，获得蠕变疲劳试验的半寿命周次，同时转入步骤S5和步骤S6；

步骤S5，以蠕变疲劳试验的半寿命周次为特征周次，结合步骤S2中得到的任意应变幅值下疲劳试验的循环寿命，根据蠕变疲劳试验半寿命周次的应变幅值确定其每一周的疲劳损伤，转入步骤S7；

步骤S6，以蠕变疲劳试验的半寿命周次为特征周次，结合步骤S3中得到的蠕变失效时的非弹性应变能密度与非弹性应变能密度率之间的定量关系，根据蠕变疲劳试验半寿命周次应变保载期间应力演化或应力保载期间应变演化，确定非弹性应变能密度及非弹性应变能密度率，从而得到每一周的蠕变损伤，具体如下：

步骤S61，应变控制蠕变疲劳试验应变保载阶段的保载应力与时间的演化σ_d(t)以及混合控制蠕变疲劳试验应力保载阶段的保载应变与时间的演化ε_d(t)分别满足下式的非线性演化规律，

其中，应力松弛系数p₁和应力松弛指数q₁通过拟合应变保载期间的应力松弛曲线得到，蠕变变形系数p₂和蠕变变形指数q₂通过拟合应力保载期间的蠕变曲线得到；

步骤S62，考虑平均应力作用，保载阶段t时刻的非弹性应变能密度如式(9-1)和式(9-2)所示，

其中E表示材料在试验温度下的弹性模量，σ₀表示蠕变疲劳试验半寿命周次保载开始时的应力，σ_m表示蠕变疲劳试验半寿命周次的平均应力；σ表示保载阶段的蠕变应力；

步骤S63，通过应变控制蠕变疲劳试验应变保载阶段的保载应力与时间的演化σ_d(t)、混合控制蠕变疲劳试验应力保载阶段的保载应变与时间的演化ε_d(t)，以及保载阶段t时刻的非弹性应变能密度得到非弹性应变能密度率

σ_d表示混合控蠕变疲劳载荷的保载应力；

步骤S64，将最小的非弹性应变能密度率，即保载结束时的非弹性应变能密度率作为特征非弹性应变能密度率，因此蠕变疲劳试验每一周的蠕变损伤表示为式(11)，

其中表示蠕变疲劳失效时材料的非弹性应变能密度，t_d为保载时间；

步骤S65，根据蠕变失效时的非弹性应变能密度与非弹性应变能密度率之间的关系，以及非弹性应变能密度率得到最终的蠕变疲劳试验每一周的蠕变损伤如式(12)所示：

转入步骤S7；

步骤S7，利用线性损伤累积法则，根据前述每一周的疲劳损伤以及每一周的蠕变损伤预测该材料在蠕变疲劳载荷下的循环寿命N_c-f表示为式(13)：

转入步骤S8；

步骤S8，根据每一周的疲劳和蠕变损伤，确定循环加载过程中累积蠕变损伤和累积疲劳损伤，基于确定的累积疲劳损伤和累积蠕变损伤以及美国ASME III-NH标准规定的双线性蠕变疲劳包络线，判定材料在蠕变疲劳任意时刻下的损伤状态：

若损伤状态点在双线性包络线以外，则判定为材料失效，反之则为未失效。