[發明專利]高溫材料應力松弛剩余應力和損傷的預測方法

有效

• 申請號: 201310025222.4
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103940662A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 郭進全;田龍;梁博;孟五洲;張偉;康博;張勇;王立新
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 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

技術領域

本發明屬于材料試驗和工程結構強度設計技術領域，具體涉及一種將材料的高溫蠕變試驗數據轉換為高溫應力松弛數據的方法，尤其是連續損傷原理基礎上的高溫應力松弛剩余應力和損傷的預測方法。?

背景技術

高溫緊固件服役期間表現為性能蛻化(損傷)的特征，當損傷累積至一定程度會導致接頭系統發生泄漏，甚至發生斷裂等嚴重的災難性事故。為了評估和預測高溫螺栓的松弛性能，通常的做法是進行長時應力松弛試驗，從而導致能源、人力、材料的大量耗費。蠕變是高溫構件設計的重要內容，松弛則在本質上可看作由無數個微小時間單元內恒應力蠕變過程的組合，蠕變數據隱含了應力松弛的相關信息。于是，建立二者數據之間的關聯和轉換，則不僅可以減少高溫試驗量，而且可用易于控制的恒應力試驗代替恒應變試驗，具有極大的學術意義和工程價值。?

目前采用較多的方法是基于蠕變模型把蠕變試驗數據轉換為松弛數據。這種方法的主要缺點是它們需要蠕變斷裂應變數據，而該數據通常具有較大的分散性，極大影響了松弛轉換結果，導致預測精度低下。連續損傷原理用一個損傷變量來描述整個損傷過程，從而消除了斷裂應變的分散性的影響。然而，目前，針對韌塑性、蠕變和疲勞損傷已建立了較完善的損傷原理，但關于松弛損傷的研究鮮有報道。因此，亟需開拓應力松弛損傷原理的研究這一新途徑，發展松弛損傷和剩余應力預測技術。?

發明內容

本發明的目的在于克服現有轉換預測技術中所存在的問題和缺陷，把連續損傷原理引入應力松弛，建立蠕變和應力松弛的精確關聯——應力松弛損傷模型，從而實現高溫蠕變性能向松弛性能的精確轉換。?

為解決上述問題，本發明所采用的技術方案是：?

一種高溫材料應力松弛剩余應力和損傷預測方法，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據和曲線；或采用圓棒拉伸試樣，利用蠕變試驗機獲得某一溫度下的高溫部件材料的蠕變性能數據和曲線。?

2)、建立應力松弛連續損傷模型；?

3)、根據步驟1中所獲取的蠕變性能數據，擬合出兩種應力松弛連續損傷模型相應的材料常數；所述的材料常數包括材料常數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據，或通過測量蠕變實驗的加載過程的載荷與應變計算得出；?

4)、應用應力松弛連續損傷模型，進行數值分析和程序計算，預測運行一定時間后的高溫構件應力松弛剩余應力和損傷程度。?

進一步地說：?

步驟1)所述材料蠕變性能數據包括：某一溫度下的3組以上的蠕變數據。?

更進一步地說：?

所述步驟2)中建立應力松弛連續損傷模型，包括以下步驟：?

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

dσ‾dt+Edϵdt=0]]>

式中根據連續損傷原理ω為損傷度；?