[發(fā)明專利]高溫材料應(yīng)力松弛剩余應(yīng)力和損傷的預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310025222.4
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103940662A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭進(jìn)全;田龍;梁博;孟五洲;張偉;康博;張勇;王立新
• 申請（專利權(quán)）人: 安陽工學(xué)院
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高溫材料應(yīng)力松弛剩余應(yīng)力和損傷預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1)、直接采集已有的高溫部件材料的蠕變性能數(shù)據(jù)和曲線；或采用圓棒拉伸試樣，利用蠕變試驗(yàn)機(jī)獲得某一溫度下的高溫部件材料的蠕變性能數(shù)據(jù)和曲線。

2)、建立應(yīng)力松弛連續(xù)損傷模型；

3)、根據(jù)步驟1中所獲取的蠕變性能數(shù)據(jù)，擬合出相應(yīng)的材料常數(shù)；所述的材料常數(shù)包括兩種應(yīng)力松弛連續(xù)損傷模型的材料常數(shù)K、A、n、m、p、q，和G、B、α、β、δ、φ、

材料彈性模量E直接采用已有的性能數(shù)據(jù)，或通過測量蠕變實(shí)驗(yàn)的加載過程的載荷與應(yīng)變計(jì)算得出；

4)、應(yīng)用應(yīng)力松弛連續(xù)損傷模型，進(jìn)行數(shù)值分析和程序計(jì)算，預(yù)測運(yùn)行一定時(shí)間后的高溫構(gòu)件應(yīng)力松弛剩余應(yīng)力和損傷程度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫材料應(yīng)力松弛剩余應(yīng)力和損傷預(yù)測方法，其特征在于：步驟1)所述材料蠕變性能數(shù)據(jù)包括：某一溫度下的3組以上的蠕變數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫材料應(yīng)力松弛剩余應(yīng)力和損傷預(yù)測方法，其特征在于：所述步驟2)中建立應(yīng)力松弛連續(xù)損傷模型，包括以下步驟：

a.對應(yīng)力松弛方程ε₀＝ε_e+ε＝Const(ε₀為總應(yīng)變，ε₀為彈性應(yīng)變，ε為蠕變應(yīng)變)作時(shí)間t的微分，并乘以彈性模量E，得到應(yīng)力松弛微分方程：

dσ‾dt+Edϵdt=0]]>

式中根據(jù)連續(xù)損傷原理ω為損傷度；

b.分別將Janson-Hult蠕變損傷模型(簡稱J-H模型)：dσ/dt=Kσn/(1-ω)mdω/dt=Aσp/(1-ω)q]]>和Othman-Hayhurst蠕變損傷模型(簡稱O-H模型)：帶入應(yīng)力松弛微分方程；化簡整理，得到基于J-H蠕變損傷模型的應(yīng)力松弛連續(xù)損傷模型：

dσdt=-[Aσp+1(1-ω)q+2+EKσn(1-ω)m-1]]]>或dσdω=-[σ(1-ω)2+K′σn′(1-ω)m′]]]>

dωdt=Aσp(1-ω)q]]>σ(0)＝σ₀

其中，K′＝EK/A，n′＝n-p，m′＝m-q-1；

基于O-H蠕變損傷模型的應(yīng)力松弛連續(xù)損傷模型：

或dσdω=-[σ(1-ω)2+G′σα′(1-ω)β′]]]>

σ(0)＝σ₀

其中，G′＝EG/B，α′＝α-φ，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫材料應(yīng)力松弛剩余應(yīng)力和損傷預(yù)測方法，其特征在于：步驟4)所述的程序計(jì)算方法為程序設(shè)計(jì)微分方程初值解法，其中初值為時(shí)間t＝0時(shí)，損傷度ω＝0，初應(yīng)力σ＝σ₀；內(nèi)容D所述的計(jì)算結(jié)果為應(yīng)力松弛的應(yīng)力一時(shí)間(σ-t)數(shù)據(jù)和曲線、損傷-時(shí)間(ω-t)數(shù)據(jù)和曲線以及應(yīng)力-損傷(σ-ω)數(shù)據(jù)和曲線，據(jù)這些數(shù)據(jù)和曲線來預(yù)測運(yùn)行一定時(shí)間后的高溫構(gòu)件應(yīng)力松弛剩余應(yīng)力和損傷程度。