[发明专利]稳态蠕变条件下考虑与载荷无关的拘束参量的蠕变孕育期预测方法

权利要求书

1.稳态蠕变条件下考虑与载荷无关的拘束参量的蠕变孕育期预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立预测模型：所述预测模型包括CT试样本体，所述CT试样本体的中部前端设有槽，槽的后部设有缺口，槽和缺口在同一平面上，CT试样本体上还设有上主载荷销孔、下主载荷销孔，上主载荷销孔、下主载荷销孔上下对称设置，分别设置在槽的上下两端，

S2：首先在缺口处插入预制裂纹，预制裂纹、槽和缺口在同一平面上，以进行蠕变试验；

S3：利用销子在上主载荷销孔、下主载荷销孔施加主载荷，进行高温蠕变试验；

S4：通过蠕变有限元模拟可以获得计算含拘束效应CT试样孕育期所需要的必要参数，在稳态蠕变条件下，计算孕育期主要包括以下步骤：

(1)首先计算稳态蠕变条件下的拘束参量其计算公式为：

(Ⅰ)中：是利用有限元计算得出的裂纹前沿处的张开应力值，单位是Mpa，σ₀是材料的屈服强度，单位是MPa，C*积分是利用有限元计算得出的高温断裂参量，单位为MPa·mm·(h)^-1，L是标量距离，取1mm，I_n是与n有关的无量纲函数，n是无量纲的蠕变应力硬化指数，是蠕变应变变化率，单位为h^-1，与材料高温蠕变属性有关；

是径向应力角函数；是周向应力角函数；是等效应力角函数；

是径向位移角函数；是周向位移角函数；

是对径向位移角函数取关于θ的偏微分，是对周向位移角函数取关于θ的偏微分；

(Ⅰ)中：σ₂₂是利用稳态蠕变应力场计算得出的裂纹前沿的张开应力值，单位是MPa，

其中：r为裂纹后部尖端到裂纹前沿研究点的间距，单位是mm，是与θ和n有关的无量纲函数，θ是裂纹尖端角度，

(2)计算等效应力单位是MPa，其计算公式为：

其中：是与θ和n有关的无量纲函数，

(3)然后计算稳态蠕变应力场下孕育期时间t_i^RRss，其计算公式为：

(Ⅲ)中：ε_crit是单轴蠕变韧性，与材料属性有关，单位为1，

(Ⅲ)中：MSF_RRss为稳态蠕变条件下多轴应力因子，根据Cocks and Ashby关系式计算：

其中：n为无量纲的蠕变应力硬化指数,sinh是双曲正弦函数，h_RRss为稳态蠕变应力三轴度，在稳态蠕变状态下：

其中平均应力单位是MPa，其计算公式为：

其中：σ₁₁,σ₂₂和σ₃₃是利用RRss应力场计算得出的裂纹前沿的应力值，单位是MPa，

其中：是与θ和n有关的无量纲函数。

2.如权利要求1所述的稳态蠕变条件下考虑与载荷无关的拘束参量的蠕变孕育期预测方法，其特征在于，裂纹后部尖端到裂纹前沿研究点的间距r取d，d是判定蠕变萌生发生时裂尖前蠕变损伤达到1所延伸的距离，即蠕变萌生发生的临界距离。

3.如权利要求2所述的稳态蠕变条件下考虑与载荷无关的拘束参量的蠕变孕育期预测方法，其特征在于，d取所研究材料的晶粒尺寸。

4.如权利要求1所述的稳态蠕变条件下考虑与载荷无关的拘束参量的蠕变孕育期预测方法，其特征在于，所述有限元模拟采用ABAQUS6.14进行计算模拟，C*的提取过程包括以下步骤：

(1)首先建立主载荷拉伸加载的CT试样的有限元模型，在材料属性模块里设置高温下的弹性塑性蠕变参数，在网格模块划分网格，在接触模块里设置拉伸销子与销孔的刚性接触，并在模型中插入预制裂纹，在分析步模块里设置好输出参量：应力值、断裂参量C*积分值，在载荷模块里设置拉伸载荷，以及拘束条件：包括对称条件和固定条件；

(2)在作业模块提交任务计算，获得含有蠕变拉伸实验计算结果，结果文件中，从历史变量中可以获取断裂参量C*，在场变量可以获取应力值