[发明专利]材料蠕变时间及寿命实验方法以及实验系统

说明书

本发明涉及一种材料的蠕变时间及寿命实验方法以及实验系统。其中，所述实验方法包括：(a)在同一温度下，进行多组应力值下的断裂实验，得到多组应力值下发生断裂的时间以及过程中发生多组蠕变应变值对应的时间；(b)通过拟合分析得到同一温度下的应力－断裂寿命方程，该应力－断裂寿命方程为多项式方程；(c)根据所述(b)步骤得到的应力－断裂寿命方程，结合多组蠕变应变值对应的时间，调整该应力－断裂寿命方程的常数项，得到同一温度下的应力－蠕变应变时间方程。上述实验方法以及实验系统至少具有数据可靠的优点。

技术领域

本发明属于力学测量技术领域，具体涉及材料蠕变时间及寿命实验方法以及实验系统。

背景技术

在航空发动机、燃气轮机等高温装备的设计活动中，需要大量的材料持久、蠕变数据，以设计相关零部件的寿命。

获取材料持久、蠕变数据的过程中，根据实验数据的要求，通常蠕变和持久实验分别独立开展。若只要求蠕变的数据，由于持久实验的时间较长，一般不会进行持久实验。若只要求持久实验的数据，那么由于监测蠕变应变需要另附一套传感器以及数据采集系统，一般也不会进行蠕变应变的监控。

发明人在实践中发现，在进行相关零部件的设计时，进行材料的蠕变寿命校验时，常常需要在现有的实验数据的基础上，进行插值，以获取目标数据。由于现有的蠕变与持久实验分别独立开展，独立开展的蠕变应变和持久实验所得到的曲线经常是不同的，两者的应力－时间曲线会出现相交的情况，即出现例如同一应力、同一温度下、同一时间既蠕变又断裂的情况，这显然是矛盾的；因此采用现有的数据进行蠕变寿命的设计校验，其准确性欠佳。

作为材料蠕变持久实验及其寿命预测方法，在专利文献1中《一种材料的高温蠕变寿命的预测方法》(CN 101308127 B)，提出了基于数值微分原理的松弛速率-应力曲线获取方法，建立蠕变曲线及蠕变方程，但该专利并未涉及不同温度下、不同塑性应变下的应力和寿命关系。

在专利文献2中《金属复合成型品的蠕变破坏寿命的预测方法》(CN 102192853B)，提出了在考虑实际金属制品蠕变破坏寿命的偏差的基础上预测金属复合成型品的蠕变破坏寿命，该方法基于汇总的蠕变破坏时间的数据，通过统计计算预测蠕变破坏寿命，该方法并不适用不同应力条件下的寿命预测。

因此，本领域需要一种能有效预测材料蠕变寿命实验方法以及实验系统，以得到可靠的蠕变寿命的数据，避免各塑性应变应力-寿命曲线、持久-寿命曲线的交叉不合理问题，降低数据使用错误的风险。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种材料蠕变时间及寿命实验方法。

本发明的一个目的是提供一种材料蠕变时间及寿命的实验系统。

根据本发明一个方面的一种材料蠕变时间及寿命实验方法，包括：

(a)在同一温度下，进行多组应力值下的断裂实验，得到多组应力值下发生断裂的时间以及过程中发生多组蠕变应变值对应的时间；

(b)通过拟合分析得到同一温度下的应力－断裂寿命方程，该应力－断裂寿命方程为多项式方程；

(c)根据所述(b)步骤得到的应力－断裂寿命方程，结合多组蠕变应变值对应的时间，调整该应力－断裂寿命方程的常数项，得到同一温度下的应力－蠕变应变时间方程。

在所述实验方法的实施例中，所述实验方法还包括在多个温度值下进行所述步骤(a)-步骤(c)，得到多个温度下的应力－蠕变应变时间方程。

在所述实验方法的实施例中，在所述步骤(a)中，选取的多组蠕变应变值包括0.1％、0.5％，得到不同应力下断裂过程中达到蠕变应变为0.1％、0.5％的时间。