[发明专利]塑性条件下考虑拘束效应的蠕变孕育期预测方法

摘要

本发明公开了一种塑性条件下考虑拘束效应的蠕变孕育期预测方法，在Davies工作的基础上，提出了塑性条件下考虑拘束效应的蠕变孕育期预测模型，利用韧性耗散损伤模型，引入了拘束参量Q计算考虑拘束效应的蠕变孕育期。使用紧凑拉伸试样(CT)施加主载荷进行蠕变模拟实验。本发明的有益效果：本发明提出了修正的塑性条件下蠕变孕育期预测模型，从而提出一种简化的塑性条件下蠕变孕育期预测方法，因此能够在结构中简洁有效的预测出塑性条件下蠕变孕育期。

主权项

1.塑性条件下考虑拘束效应的蠕变孕育期预测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：建立模型：所述模型包括CT试样本体，所述CT试样本体的中部前端设有槽，槽的后部设有缺口，CT试样本体上还设有上主载荷销孔、下主载荷销孔，上主载荷销孔、下主载荷销孔上下对应设置，分别设置在槽的上下两端；S2：缺口后部插入预制裂纹，槽、缺口、预制裂纹在同一平面上，利用销子在上主载荷销孔、下主载荷销孔施加主载荷，进行高温蠕变试验；S3：通过蠕变有限元模拟可以获得计算含拘束效应CT试样孕育期所需要的必要参数，在塑性条件下，计算孕育期主要包括以下步骤：(1)首先计算塑性条件下的拘束参量QHRR，其计算公式为：(Ⅰ)中：是利用有限元计算得出的裂纹前沿处的张开应力值，单位是MPa，σ₀是材料的屈服强度；(Ⅰ)中：σ22是利用HRR应力场(塑性裂纹尖端应力场)计算得出的裂纹前沿的张开应力值，单位是MPa，其中：J是利用有限元计算得出的断裂参量，单位为MPa·m，r是裂纹后部尖端到裂纹前沿研究点的间距，单位是mm，取r＝d，d(mm)是判定蠕变萌生发生时裂尖前蠕变损伤达到1所延伸的距离，即蠕变萌生发生的临界距离，θ是裂纹尖端角度，σ_P0是标准化应力，单位为MPa，ε_P0是标准化应变，单位为1，α为应变硬化系数，N为应变硬化指数，I_N是与N有关的无量纲函数，是与θ和N有关的无量纲函数，(2)计算等效应力单位是MPa，其计算公式为：(Ⅱ)中：σ11是利用HRR应力场(塑性裂纹尖端应力场)计算得出的裂纹前沿的应力值，单位是MPa，其中：是与θ和N有关的无量纲函数，(3)然后计算塑性应力场下孕育期时间tiHRR，其计算公式为：(Ⅲ)中：n是无量纲的蠕变应力硬化指数，ε_crit是单轴蠕变韧性，与材料属性有关，单位为1，是蠕变应变变化率，单位为h^‑1，与材料高温蠕变属性有关，(Ⅲ)中：MSFHRR为塑性条件下多轴应力因子，根据Cocks and Ashby关系式计算：sinh是双曲正弦函数，hHRR为塑性应力三轴度，在塑性应力状态下：其中：和是与θ和N有关的无量纲函数。