[發(fā)明專利]一種滯回能密度預(yù)測(cè)材料蠕變疲勞交互壽命的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711162310.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN108052698B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣文春;黃保科;解學(xué)方;張玉財(cái);楊濱;涂善東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

1.一種滯回能密度預(yù)測(cè)材料蠕變疲勞交互壽命的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟S1：材料控制不同應(yīng)變幅的純疲勞試驗(yàn)，得出穩(wěn)態(tài)磁滯回線，獲得應(yīng)力幅與塑性應(yīng)變幅，進(jìn)而確定循環(huán)硬化指數(shù)以及純疲勞滯回能密度；

步驟S2：材料控制同一應(yīng)變幅保載不同時(shí)間的蠕變疲勞交互試驗(yàn)，得出應(yīng)力應(yīng)變曲線，確定蠕變疲勞交互滯回能密度計(jì)算需要的參量；

步驟S3：由步驟S2確定的參量，計(jì)算得出不同保載時(shí)間的蠕變疲勞交互試驗(yàn)的滯回能密度；計(jì)算方法如下：蠕變疲勞交互半壽命周期穩(wěn)定磁滯回線的面積視為純疲勞磁滯回線面積減松弛應(yīng)力所在三角形面積，將三角形視為直角三角形，再結(jié)合純疲勞滯回能計(jì)算公式，即得出蠕變疲勞交互半壽命周期穩(wěn)定的滯回能密度；

步驟S4：根據(jù)步驟S1計(jì)算得出的純疲勞滯回能密度及步驟S3計(jì)算得出的蠕變疲勞交互半壽命周期穩(wěn)定的滯回能密度，擬合純疲勞滯回能密度與純疲勞壽命間的冪率關(guān)系以及蠕變疲勞交互半壽命周期穩(wěn)定的滯回能密度與蠕變疲勞交互壽命間的冪率關(guān)系；

步驟S5：通過有限元分析軟件獲得步驟S2參量，結(jié)合步驟S3提出的滯回能密度計(jì)算方法及步驟S4擬合所得的冪率關(guān)系，獲得蠕變疲勞交互的計(jì)算壽命。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滯回能密度預(yù)測(cè)材料蠕變疲勞交互壽命的方法，其特征在于，步驟S1具體過程如下：

在同一坐標(biāo)系中將不同應(yīng)變幅的穩(wěn)態(tài)磁滯回線的應(yīng)力幅Δσ和應(yīng)變幅Δε_t連線后得到循環(huán)曲線Δσ-Δε_t，應(yīng)變幅與應(yīng)力幅之間的關(guān)系遵循Ramberg–Osgood方程為：

式中，Δε_e、Δε_p分別為彈性應(yīng)變幅和塑性應(yīng)變幅，E為彈性模量，K′為循環(huán)硬化系數(shù)，n′為循環(huán)硬化指數(shù)；應(yīng)力幅與塑性應(yīng)變幅間的冪率關(guān)系為：

Δσ＝K′Δε_p^n′ (2)

由不同應(yīng)變幅的純疲勞試驗(yàn)得到穩(wěn)態(tài)磁滯回線，可知循環(huán)應(yīng)力幅與塑性應(yīng)變幅，進(jìn)行對(duì)數(shù)回歸分析得到循環(huán)硬化系數(shù)K′與循環(huán)硬化指數(shù)n′；

試驗(yàn)獲得應(yīng)力應(yīng)變曲線面積即為滯回能密度，純疲勞的滯回能密度有較為成熟的計(jì)算公式：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滯回能密度預(yù)測(cè)材料蠕變疲勞交互壽命的方法，其特征在于，步驟S2中：蠕變疲勞交互滯回能密度計(jì)算需要的參量包括應(yīng)力松弛量σ_relax、蠕變疲勞交互應(yīng)力應(yīng)變曲線與應(yīng)變軸的交叉應(yīng)變間距Δε_p、應(yīng)力幅以及循環(huán)硬化指數(shù)n′。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滯回能密度預(yù)測(cè)材料蠕變疲勞交互壽命的方法，其特征在于，步驟S3中：蠕變疲勞交互半壽命周期穩(wěn)定應(yīng)力應(yīng)變曲線的面積視為純疲勞磁滯回線面積S_純疲勞減松弛應(yīng)力所在三角形面積S_松弛，即：

w＝S_交互＝S_純疲勞-S_松弛 (4)

將S_松弛視為直角三角形，其面積為：

式中，E為彈性模量；

由純疲勞滯回能密度計(jì)算公式，可得S_純疲勞為：

式中，Δσ為應(yīng)力幅，n'為循環(huán)硬化指數(shù)；

結(jié)合式(4)、式(5)、式(6)可得出蠕變疲勞交互半壽命周期穩(wěn)定的滯回能密度為：

式中，σ_relax為蠕變松弛應(yīng)力，Δε_p為蠕變疲勞交互應(yīng)力應(yīng)變曲線與應(yīng)變軸的交叉應(yīng)變間距。