[發(fā)明專利]一種考慮動態(tài)應(yīng)變時效的熱機多軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定方法

有效

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• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108254250B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尚德廣;李道航;薛龍;劉小冬;崔進;王靈婉;李羅金
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種考慮動態(tài)應(yīng)變時效的熱機多軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定方法，包括(1)確定基本參數(shù)；(2)通過累計應(yīng)力率張量，更新應(yīng)力張量；(3)利用屈服準(zhǔn)則判斷步驟(2)算得的應(yīng)力張量是否進入非彈性階段，如果還在彈性階段，按照步驟(5)進行下一步計算，如果進入非彈性階段，按照步驟(4)進行下一步計算；(4)利用屈服準(zhǔn)則的值，計算累積非彈性應(yīng)變率，非彈性應(yīng)變率張量，彈性應(yīng)變率張量，背應(yīng)力率偏量和各向同性硬化參數(shù)率，并通過累計背應(yīng)力率偏量，更新背應(yīng)力偏量，通過累計各向同性硬化參數(shù)率，更新各向同性硬化參數(shù)；(5)判斷加載是否完成，如果已完成，則獲得考慮動態(tài)應(yīng)變時效影響的熱機多軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱機多軸疲勞強度理論領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮動態(tài)應(yīng)變時效影響的熱機多軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定方法。

背景技術(shù)

熱端零部件在設(shè)備啟動、停止及其他操作過程中往往承受著溫度和機械載荷同時改變的循環(huán)加載作用，即熱機多軸疲勞加載，其中材料不僅承受疲勞損傷，還承受依賴加載速率的蠕變和氧化損傷。在加載過程中，微觀結(jié)構(gòu)的演化會引起宏觀力學(xué)響應(yīng)的改變，而本發(fā)明涉及的動態(tài)應(yīng)變時效則是一種由于微觀結(jié)構(gòu)演化引起的材料硬化現(xiàn)象。

這種硬化現(xiàn)象會加劇損傷，尤其是占據(jù)很大比重的蠕變和氧化損傷，為了精確地評估損傷以提高零部件壽命預(yù)測的可靠性，迫切需要一種考慮動態(tài)應(yīng)變時效影響的熱機多軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對熱機多軸疲勞強度設(shè)計的需求，提出了一種考慮動態(tài)應(yīng)變時效影響的熱機多軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種考慮動態(tài)應(yīng)變時效影響的熱機多軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定方法，本方法的實現(xiàn)步驟如下：

步驟(1)：確定基本參數(shù)，讀取熱機多軸應(yīng)變歷程，將背應(yīng)力偏量χ'和各向同性硬化參數(shù)R賦值為0；

步驟(2)：利用胡克定律計算應(yīng)力率張量，計算公式為：

其中，為應(yīng)力率張量，為彈性應(yīng)變率張量，E為楊氏模量，v為泊松比，I為二階單位張量，tr為跡，

并通過累計應(yīng)力率張量更新應(yīng)力張量σ；

步驟(3)：利用屈服準(zhǔn)則判斷步驟(2)算得的應(yīng)力張量是否進入非彈性階段，屈服準(zhǔn)則f為：

f＝J(σ-χ)-R-k

其中，χ為背應(yīng)力張量，J(σ-χ)為vonMises等效應(yīng)力，k為初始屈服應(yīng)力；

如果f＜0，則還在彈性階段，按照步驟(5)進行下一步計算；

如果f≥0，則進入非彈性階段，按照步驟(4)進行下一步計算；

步驟(4)：利用步驟(3)算得的屈服準(zhǔn)則的值，計算累積非彈性應(yīng)變率，計算公式為：

其中，為累積非彈性應(yīng)變率，Z和n為粘性行為相關(guān)參數(shù)；

根據(jù)算得的累積非彈性應(yīng)變率，計算非彈性應(yīng)變率張量計算公式為：

其中，為非彈性應(yīng)變率張量，σ'為應(yīng)力偏量，χ'為背應(yīng)力偏量；

根據(jù)算得的非彈性應(yīng)變率張量計算彈性應(yīng)變率張量，

其中，為總應(yīng)變率張量；

根據(jù)算得的累積非彈性應(yīng)變率和非彈性應(yīng)變率張量，計算背應(yīng)力率偏量，計算公式為：