[发明专利]材料的疲劳、蠕变和疲劳-蠕变交互统一寿命的表征方法

摘要

本发明公开了一种材料的疲劳、蠕变和疲劳‑蠕变交互统一寿命的表征方法，属于航空发动机关键材料的寿命预测领域。目的是为了解决材料在低周疲劳、蠕变和疲劳‑蠕变交互条件下的寿命表征和预测问题。其原理是通过开展材料在不同保载时间下的疲劳‑蠕变交互、低周疲劳和蠕变试验，采用归一化计算方法分别获得有效保载时间和归一化无量纲寿命，继而建立具有非线性表征能力的幂函数形式的寿命预测方法。该方法可以准确表征材料在低周疲劳和疲劳‑蠕变交互作用条件下的寿命，特别是能够考虑并准确预测蠕变寿命。本发明的优点是既能考虑物理机制又能兼顾模型实施简便，有效解决材料的低周疲劳、蠕变和疲劳‑蠕变交互统一寿命表征和预测问题。

主权项

1.一种材料的疲劳、蠕变和疲劳-蠕变交互统一寿命的表征方法，所述材料为航空发动用结构材料，该方法对材料在同一温度下开展疲劳-蠕变交互作用试验、疲劳试验和蠕变试验，其特征在于：该方法的步骤为：/n步骤一、对材料在同一温度T和同一拉伸载荷σ下开展不同保载时间△t的疲劳-蠕变交互作用试验，该试验采用应力控制且应力比为0，保载时间是指拉伸载荷峰值σmax的持续阶段时间；/n步骤二、在步骤一所述的温度T和拉伸载荷σ条件下，开展应力控制且应力比为0的低周疲劳试验和蠕变试验；/n步骤三、基于材料的低周疲劳、蠕变和疲劳-蠕变交互试验，通过有无保载时间和保载时间长短确定相应的有效保载时间△ti/tp，其中：/ni＝1，2，3，……，n；n为保载时间△t个数；/ntp为低周疲劳、蠕变和疲劳-蠕变交互试验中一个完整的载荷的循环时间；/n步骤四、为保持与蠕变试验获得的寿命单位相一致，将低周疲劳和疲劳-蠕变交互试验的疲劳循环数换算成以秒为单位的时间，所得时间为步骤一所述温度T和拉伸载荷σ条件下材料的低周疲劳和疲劳-蠕变交互寿命；将材料的蠕变和疲劳-蠕变交互寿命与步骤一所述温度T和拉伸载荷σ条件下材料的低周疲劳寿命相除，获得材料的低周疲劳、蠕变和疲劳-蠕变交互寿命的归一化无量纲量Tf/Tf-LCF，其中：Tf和Tf-LCF分别表示材料的断裂寿命和低周疲劳寿命，单位为秒；/n步骤五、在步骤三确定的有效保载时间△ti/tp和步骤四确定的材料的低周疲劳、蠕变和疲劳-蠕变交互寿命的归一化无量纲量Tf/Tf-LCF的基础上，建立具有非线性表征能力的幂函数形式的统一寿命的表征公式：/n