[发明专利]一种从能量的角度改进Coffin-Manson关系的疲劳寿命预测的方法

说明书

本发明公开了一种从能量的角度改进Coffin‑Manson关系的疲劳寿命预测的方法，以能量寿命预测模型为基础，引入循环硬化指数和循环强度系数，得到从能量的角度改进的Coffin‑Manson方程，能够更加准确地预测疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及一种从能量的角度改进Coffin-Manson关系的疲劳寿命预测的方法，就是在基于能量寿命预测方程，得到含有循环硬化指数和循环强度系数的Coffin-Manson方程。

背景技术

燃煤为主的能源结构是我国雾霾天气的主要成因之一，而燃煤发电是我国目前最主要的发电方式，该趋势将长期存在。因此，除了改变能源结构，发展高效洁净的超超临界(USC)机组是节能减排的重要途径之一。对于超超临界机组来说，工作温度要超过700℃，主要的蒸汽压力超过35MPa，所以如此恶劣的工作环境能够大幅度的减少工作组件的寿命。对于过热器和再热器来说，在启动和停机，以及工作过程中温度气流变化时，都会受到循环热应力的作用。这意味着这类组件经常出现高温低周疲劳失效。所以，对于将要应用于超超临界机组的新一代耐热钢来说，对其高温低周疲劳寿命的预测就变得非常重要。

几十年以来，国内外已经发展了一些预测高温低周疲劳寿命的方法。其中主要包括：以显微组织为基础建立疲劳寿命预测模型，基于产生缺陷的概率密度函数来建立疲劳寿命预测模型，考虑独立的积累损伤来建立疲劳寿命预测模型以及从能量的角度来建立疲劳寿命预测模型。而能量寿命预测模型是一种基于损伤的模型，因此能够更加精确地预测疲劳寿命。目前，新型耐热钢的高温低周疲劳寿命预测还没有被进行系统的研究。所以基于能量的角度，得到含有循环硬化指数和循环强度系数的Coffin-Manson方程更加全面的反映循环变形行为对循环寿命的影响，因此能够大大提高疲劳寿命预测的精度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种从能量的角度改进Coffin-Manson关系的疲劳寿命预测的方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种从能量的角度改进Coffin-Manson关系的疲劳寿命预测的方法，包括以下步骤：

步骤1，通过下式(1)求得修正系数a：

其中:ΔW_p是迟滞能，单位是MJ/m³；n’是循环硬化指数，无量纲；K′是循环强度系数MPa，Δε_p/2是塑性应变幅值，单位是无量纲；

在式(1)中:ΔW_p和Δε_p/2通过疲劳过程实验数据得到，n’和K′通过式(2)获得

在式(2)中：Δσ/2是应力幅值，单位是MPa，通过疲劳过程实验数据得到；

步骤2，通过软件拟合计算参数b：

在式(3)中：σ_max是最大应力，单位是MPa，通过疲劳过程实验数据得到；

步骤3，通过软件拟合计算材料参数m和C：

将步骤1中计算得到的n’、通过疲劳过程实验数据得到的ΔW_p、N_f以及σ_max代入到式(4)中：

通过软件拟合可以得到参数m和C；

步骤4，将步骤1中计算得到的a，步骤2中计算得到的b，以及步骤3计算得到的m和C代入到式(3)中，得到从能量的角度改进Coffin-Manson关系的疲劳寿命预测公式式(5)