[发明专利]一种蠕变损伤及变形随时间演化行为的预测方法

说明书

本发明公开了一种蠕变损伤及变形随时间演化行为的预测方法，包括以下步骤：通过材料高温拉伸试验，得到抗拉强度σ_b；通过高温蠕变试验，获得对应的蠕变应变曲线、最小蠕变速率以及蠕变寿命t_f；得到不同温度对应的阈值应力σ_th；建立抗拉强度σ_b以及阈值应力σ_th与温度T之间的函数关系；分别建立基于阈值应力σ_th和抗拉强度σ_b的最小蠕变速率及蠕变寿命t_f预测公式；建立蠕变损伤本构模型，蠕变损伤本构模型包括应变速率公式和损伤速率公式；通过求解应变速率公式，得到应变变形随时间的演化行为；通过求解损伤速率公式，得到损伤随时间的演化行为。本发明克服了传统蠕变损伤本构模型难以外推的缺点，可实现准确的外推，预测精度高。

技术领域

本发明涉及一种蠕变损伤及变形随时间演化行为的预测方法，尤其涉及一种利用蠕变损伤本构模型来预测蠕变损伤及变形随时间演化行为的方法。

背景技术

高温部件长期工作在高温环境下，极易发生蠕变变形，并伴随着蠕变损伤的产生。蠕变损伤包括空洞、裂纹、沉淀物的粗化、强化相的相变、氧化以及腐蚀等多种形式。然而由于蠕变损伤形式的复杂多样，导致蠕变损伤难以进行量化，难以对蠕变过程中的损伤进行连续性表征，并同时描述蠕变变形随时间的演化行为。此外，现有的蠕变模型往往针对单一曲线进行描述，拟合参数存在较强的应力-温度相关性，该相关性未有明确的定义，难以实现可靠的外推。因此，有必要发展一种预测方法来对蠕变变形以及变形过程中损伤的演化行为进行预测，以实现对高温部件损伤的定量评估。

发明内容

本发明的目的是提供一种蠕变损伤及变形随时间演化行为的预测方法，以实现对高温部件损伤的定量评估。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种蠕变损伤及变形随时间演化行为的预测方法，包括以下步骤：

步骤1，进行不同温度T下的材料高温拉伸试验，得到对应温度下的抗拉强度σ_b；

步骤2，在不同温度下开展不同应力条件下的高温蠕变试验，获得对应的蠕变应变曲线、最小蠕变速率以及蠕变寿命t_f；

步骤3，根据步骤2获得的最小蠕变速率得到不同温度对应的阈值应力σ_th；

步骤4，根据步骤1获得的不同温度下的抗拉强度σ_b和步骤3获得的不同温度下阈值应力σ_th，建立抗拉强度σ_b以及阈值应力σ_th与温度T之间的函数关系；

步骤5，在步骤3得到的阈值应力σ_th、步骤1得到的抗拉强度σ_b基础上，分别建立基于阈值应力σ_th和抗拉强度σ_b的最小蠕变速率及蠕变寿命t_f预测公式，通过预测公式对任意应力温度条件下的最小蠕变速率及蠕变寿命t_f进行预测；

步骤6，基于步骤5建立的最小蠕变速率及蠕变寿命t_f预测公式，建立蠕变损伤本构模型，蠕变损伤本构模型包括应变速率公式和损伤速率公式；

步骤7，确定步骤6建立的蠕变损伤本构模型中的参数；

步骤8，通过求解应变速率公式，得到应变变形随时间的演化行为；通过求解损伤速率公式，得到损伤随时间的演化行为。

所述步骤3中，根据步骤2中高温蠕变试验获得的最小蠕变速率数据，利用公式建立同一温度下最小蠕变速率应力σ与阈值应力σ_th之间的关系，式中，A_m为常数；对不同温度进行同样操作，进而得到不同温度对应的阈值应力水平。