[發(fā)明專利]穩(wěn)態(tài)蠕變條件下考慮與載荷無關(guān)的拘束參量的蠕變孕育期預(yù)測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711352979.9 | 申請日: | 2017-12-15 |
| 公開(公告)號: | CN109932242B | 公開(公告)日: | 2021-08-24 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 徐連勇;鄔棟權(quán);荊洪陽;韓永典;趙雷;呂小青 | 申請(專利權(quán))人: | 天津大學 |
| 主分類號: | G01N3/08 | 分類號: | G01N3/08;G01N3/18 |
| 代理公司: | 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214 | 代理人: | 王秀奎 |
| 地址: | 300072*** | 國省代碼: | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 穩(wěn)態(tài) 條件下 考慮 載荷 無關(guān) 拘束 參量 孕育 預(yù)測 方法 | ||
1.穩(wěn)態(tài)蠕變條件下考慮與載荷無關(guān)的拘束參量的蠕變孕育期預(yù)測方法,其特征在于,包括以下步驟:
S1:建立預(yù)測模型:所述預(yù)測模型包括CT試樣本體,所述CT試樣本體的中部前端設(shè)有槽,槽的后部設(shè)有缺口,槽和缺口在同一平面上,CT試樣本體上還設(shè)有上主載荷銷孔、下主載荷銷孔,上主載荷銷孔、下主載荷銷孔上下對稱設(shè)置,分別設(shè)置在槽的上下兩端,
S2:首先在缺口處插入預(yù)制裂紋,預(yù)制裂紋、槽和缺口在同一平面上,以進行蠕變試驗;
S3:利用銷子在上主載荷銷孔、下主載荷銷孔施加主載荷,進行高溫蠕變試驗;
S4:通過蠕變有限元模擬可以獲得計算含拘束效應(yīng)CT試樣孕育期所需要的必要參數(shù),在穩(wěn)態(tài)蠕變條件下,計算孕育期主要包括以下步驟:
(1)首先計算穩(wěn)態(tài)蠕變條件下的拘束參量其計算公式為:
(Ⅰ)中:是利用有限元計算得出的裂紋前沿處的張開應(yīng)力值,單位是Mpa,σ0是材料的屈服強度,單位是MPa,C*積分是利用有限元計算得出的高溫斷裂參量,單位為MPa·mm·(h)-1,L是標量距離,取1mm,In是與n有關(guān)的無量綱函數(shù),n是無量綱的蠕變應(yīng)力硬化指數(shù),是蠕變應(yīng)變變化率,單位為h-1,與材料高溫蠕變屬性有關(guān);
是徑向應(yīng)力角函數(shù);是周向應(yīng)力角函數(shù);是等效應(yīng)力角函數(shù);
是徑向位移角函數(shù);是周向位移角函數(shù);
是對徑向位移角函數(shù)取關(guān)于θ的偏微分,是對周向位移角函數(shù)取關(guān)于θ的偏微分;
(Ⅰ)中:σ22是利用穩(wěn)態(tài)蠕變應(yīng)力場計算得出的裂紋前沿的張開應(yīng)力值,單位是MPa,
其中:r為裂紋后部尖端到裂紋前沿研究點的間距,單位是mm,是與θ和n有關(guān)的無量綱函數(shù),θ是裂紋尖端角度,
(2)計算等效應(yīng)力單位是MPa,其計算公式為:
其中:是與θ和n有關(guān)的無量綱函數(shù),
(3)然后計算穩(wěn)態(tài)蠕變應(yīng)力場下孕育期時間tiRRss,其計算公式為:
(Ⅲ)中:εcrit是單軸蠕變韌性,與材料屬性有關(guān),單位為1,
(Ⅲ)中:MSFRRss為穩(wěn)態(tài)蠕變條件下多軸應(yīng)力因子,根據(jù)Cocks and Ashby關(guān)系式計算:
其中:n為無量綱的蠕變應(yīng)力硬化指數(shù),sinh是雙曲正弦函數(shù),hRRss為穩(wěn)態(tài)蠕變應(yīng)力三軸度,在穩(wěn)態(tài)蠕變狀態(tài)下:
其中平均應(yīng)力單位是MPa,其計算公式為:
其中:σ11,σ22和σ33是利用RRss應(yīng)力場計算得出的裂紋前沿的應(yīng)力值,單位是MPa,
其中:是與θ和n有關(guān)的無量綱函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)態(tài)蠕變條件下考慮與載荷無關(guān)的拘束參量的蠕變孕育期預(yù)測方法,其特征在于,裂紋后部尖端到裂紋前沿研究點的間距r取d,d是判定蠕變萌生發(fā)生時裂尖前蠕變損傷達到1所延伸的距離,即蠕變萌生發(fā)生的臨界距離。
3.如權(quán)利要求2所述的穩(wěn)態(tài)蠕變條件下考慮與載荷無關(guān)的拘束參量的蠕變孕育期預(yù)測方法,其特征在于,d取所研究材料的晶粒尺寸。
4.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)態(tài)蠕變條件下考慮與載荷無關(guān)的拘束參量的蠕變孕育期預(yù)測方法,其特征在于,所述有限元模擬采用ABAQUS6.14進行計算模擬,C*的提取過程包括以下步驟:
(1)首先建立主載荷拉伸加載的CT試樣的有限元模型,在材料屬性模塊里設(shè)置高溫下的彈性塑性蠕變參數(shù),在網(wǎng)格模塊劃分網(wǎng)格,在接觸模塊里設(shè)置拉伸銷子與銷孔的剛性接觸,并在模型中插入預(yù)制裂紋,在分析步模塊里設(shè)置好輸出參量:應(yīng)力值、斷裂參量C*積分值,在載荷模塊里設(shè)置拉伸載荷,以及拘束條件:包括對稱條件和固定條件;
(2)在作業(yè)模塊提交任務(wù)計算,獲得含有蠕變拉伸實驗計算結(jié)果,結(jié)果文件中,從歷史變量中可以獲取斷裂參量C*,在場變量可以獲取應(yīng)力值
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