[发明专利]金属材料稳态蠕变速率本构方程的可靠性评价方法

摘要

本发明公开了一种金属材料稳态蠕变速率本构方程的可靠性评价方法，包括以下步骤：获取材料的稳态蠕变速率拟合方程、检查预测等温线的真实性（PAT’‑1）、检验拟合数据的有效性（PAT’‑2）、检验外推数据的可重复性及稳定性（PAT’‑3）、确认材料稳态蠕变本构方程和外推范围。本发明结合统计方法及蠕变规律，从预测等温线的真实性、模型预测的有效性、外推结果的可重复性及稳定性等三个方面评估材料稳态蠕变速率拟合方程的准确性、可靠性及稳态蠕变速率变化趋势的合理性，提高了稳态蠕变本构方程计算结果的可信度，有助于深入了解在不同实验条件下材料稳态蠕变速率的变化规律，对构件的可靠性优化、材料选型设计具有重要的研究意义。

主权项

1.一种金属材料稳态蠕变速率本构方程的可靠性评价方法，其特征在于：包括以下步骤：（ⅰ）获取材料的稳态蠕变速率拟合方程根据蠕变机理或经验公式，拟合不同实验条件下稳态蠕变速率，计算得到材料的稳态蠕变速率拟合方程，或参考相关研究文献、资料，获得稳态蠕变速率拟合方程；（ⅱ）检查预测等温线的真实性（PAT’‑1）PAT’‑1.1检查拟合等温线与实测数据点的吻合程度，记录对应所有蠕变数据与之间的残差平方和；PAT’‑1.2在范围内，以20℃为间隔，绘制的等温线组，在的速率范围内，在应力不小于的区域里，绘制的等温线组不应出现下列任一种现象：(a)交叉；(b)交汇；(c)反转，如出现以上任一种现象，评价过程终止，其中代表实测数据组中的最小稳态蠕变速率，代表实测数据组中的最大稳态蠕变速率，代表蠕变实验设置的最低温度，代表蠕变实验设置的最高温度，代表蠕变数据中的最小实验应力；PAT’‑1.3 绘制出不同温度下的曲线，检查在应力不小于的区域里预测等温线是否下降过快，为表观蠕变应力指数，所述蠕变应力指数的值应大于1.5，如果评估人员可以证明材料的曲线在实验条件下呈现反曲线趋势或蠕变机制属于扩散流动，的取值允许在1.0‑1.5之间，如果小于1.5，稳态蠕变速率拟合方程不满足可靠性评价方法的要求，评价过程终止；（ⅲ）检验拟合数据的有效性（PAT’‑2）PAT’‑2.1 为了评价全部实验温度范围内模型预测的有效性，需要在图中标记全部的数据点，图中还应绘制理想预测线、99%置信区间边界线、代表0.5～2倍实测稳态蠕变速率的边界线、全部蠕变数据在范围内的拟合线；当出现下列任一情况时，稳态蠕变速率拟合方程不满足可靠性评价方法的要求，评价过程终止：（a）如果有多于1.5%的数据点落于的边界线外；（b）拟合线的斜率小于0.78或大于1.22；（c）在范围内的拟合线不完全包含在边界线的区域中，即拟合线外推的预测蠕变速率与实测蠕变速率的比值不完全在0.5～2之间；其中，代表所有温度下全部稳态蠕变速率以10为底对数值的残差标准差，计算公式为，代表全部数据点的数量；PAT’‑2.2为了评价不同实验温度下模型预测的有效性，需要在图中标记每个实验温度下的全部数据点，图中还应绘制理想预测线、99%置信区间边界线、代表0.5～2倍实测稳态蠕变速率的边界线、实验温度下数据点在范围内的拟合线；当出现下列任一情况时，稳态蠕变速率拟合方程不满足可靠性评价方法的要求，评价过程终止：（a）的计算值≤0.5或≥1.5；有多于该温度数据总量1.5%的数据点落于的边界线外；（b）拟合线的斜率小于0.78或大于1.22；（c）在范围内的拟合线不完全包含在边界线的区域中；其中，代表实验温度下数据蠕变速率以10为底对数值的残差标准差，计算公式为，代表选定温度下数据点的数量；（ⅳ）检验外推数据的可重复性及稳定性（PAT’‑3）PAT’‑3.1 在的范围内，随机剔除50%的实验数据，剔除数量在非整数情况下采用“进一法”计算，重复之前的评估过程，在的温度范围内外推处对应的应力水平，比较数据删除前后外推应力水平的差异，当应力水平的偏差大于10%时，稳态蠕变速率拟合方程不满足可靠性评价方法的要求，评价过程终止；PAT’‑3.2 针对设置的每个实验温度水平，随机剔除10%的最低应力实验数据，非整数情况下采用“进一法”计算，重复之前的评估过程，检查外推结果的稳定性，在的温度范围内外推处的应力水平，比较数据删除前后外推应力水平的差异，当应力水平的偏差大于10%时，稳态蠕变速率拟合方程不满足可靠性评价方法的要求，评价过程终止；（ⅴ）评估完成，确认本构方程和外推范围当材料的稳态蠕变速率拟合方程均满足所述步骤（ⅱ）～（ⅳ）的评价要求时，该拟合方程才可以作为材料的稳态蠕变速率本构方程，该方程的适用温度范围是，适用的应力范围不小于，外推蠕变速率的范围是。