[發明專利]一種低循環疲勞壽命評估方法

有效

• 申請號: 201810282906.5
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108491658B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 胡殿印;王榮橋;劉琳琳;馬琦航
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種考慮GH4169合金微觀組織影響的低循環疲勞壽命評估方法，其特征在于：包括步驟如下：

(1)開展標準圓棒試件的低循環疲勞試驗，獲取GH4169合金工況條件下的低循環疲勞壽命數據；所述工況條件包括GH4169合金的工作溫度和載荷條件；所述低循環疲勞壽命是指通過標準圓棒試件在不同載荷條件下疲勞試驗得到的合金低循環疲勞壽命；

(2)對標準圓棒試件進行微觀組織觀測與表征，獲取GH4169合金的晶粒尺寸；所述微觀組織觀測與表征是指針對低循環疲勞試驗的每個標準圓棒試件開展金相試驗，在光學顯微鏡下觀察標準圓棒試件的微觀組織，并在不同視場下隨機獲取金相圖像；所述GH4169合金晶粒尺寸是指每個標準圓棒試件的平均晶粒尺寸；

(3)借助圖像處理軟件獲取GH4169合金的δ相含量，并將沿晶分布的δ相等效成具有一定寬度的晶界；所述圖像處理軟件包括ImagePro Plus軟件；所述δ相含量是指通過二維金相圖獲得的δ相面積分數；

(4)基于晶界能表達式，從能量的角度對Ostergren壽命模型進行改進，建立考慮合金微觀組織影響的低循環疲勞壽命預測模型；所述晶界能是指合金的總平均有效表面能；所述Ostergren壽命模型描述了合金應變能和低循環疲勞壽命之間的關系；所述改進后的Ostergren壽命模型表達式如下：

其中，Δε_p為塑性應變范圍，σ_max為最大應力，b_δ為δ相等效后的晶界寬度，d分別為晶粒尺寸，C、m和a是擬合參數，N_f是試驗參數，即低循環疲勞壽命；

(5)使用改進后的Ostergren壽命模型，預測不同微觀組織對應的GH4169合金低循環疲勞壽命，評估相應航空發動機盤件的服役時間；所述改進后的Ostergren壽命模型是指考慮了微觀組織影響的低循環疲勞壽命預測模型；所述不同微觀組織包括晶粒尺寸和δ相含量；所述服役時間是指低循環疲勞壽命。

2.根據權利要求1所述的一種考慮GH4169合金微觀組織影響的低循環疲勞壽命評估方法，其特征在于：所述步驟(1)中，所述載荷條件是根據GH4169合金工作狀態下的應變范圍設計的，名義最大應變幅分別為ε_max＝1％、ε_max＝0.9％、ε_max＝0.8％，應變比為R_ε＝0.1。

3.根據權利要求1所述的一種考慮GH4169合金微觀組織影響的低循環疲勞壽命評估方法，其特征在于：所述步驟(2)中，所述金相試驗試件取自低循環疲勞試驗標準圓棒試件的斷口處，經過鑲嵌、機械磨拋后，采用化學腐蝕的方法進行腐蝕；腐蝕劑由無水乙醇、鹽酸和氯化銅配制而成，其中，無水乙醇和鹽酸的體積比為1:1，100ml無水乙醇溶液對應5g氯化銅固體。

4.根據權利要求1所述的一種考慮GH4169合金微觀組織影響的低循環疲勞壽命評估方法，其特征在于：所述步驟(3)中，所述將沿晶分布的δ相等效成晶界寬度，晶界寬度的計算公式如下：

其中，L為晶界總長度，S為任意晶面的面積，b_δ為δ相等效后的晶界寬度，n和d分別為該晶面對應的δ相含量和晶粒尺寸，π為圓周率。

5.根據權利要求1所述的一種考慮GH4169合金微觀組織影響的低循環疲勞壽命評估方法，其特征在于：所述步驟(4)中，所述晶界能表達式如下：

其中，γ為多晶體材料的總平均有效表面能，γ_g為單晶體的有效表面能，γ_g為晶界的平均界面能，b為晶界平均寬度，d為晶粒尺寸。