[发明专利]一种高温蠕变损伤等效加速方法

权利要求书

1.一种高温蠕变损伤等效加速方法，其特征在于：引入蠕变损伤容限参数λ，将材料的单轴蠕变性能和蠕变变形考虑进蠕变损伤变量中，同时运用载荷因子Φ，将加载条件作为蠕变损伤变量的指数，根据不同加载条件下材料的蠕变损伤一致的原则，获得长时间工作状态通过损伤等效方法转换到短时间工作状态下的加速时间，其中，加载条件包括应力σ、温度T和最小蠕变速率材料的蠕变损伤等效加速通过以下公式来实现：

式中，ω为蠕变损伤，为蠕变损伤容限变量，Δε^c为蠕变应变增量，为蠕变最小速率，t_f为蠕变寿命，为载荷因子，σ为应力，T为温度，A、B为材料常数；

为断裂蠕变损伤容限，为蠕变断裂应变；当蠕变损伤Δλ＝λ_f时，材料发生断裂；当材料工作历程中经历两种载荷条件时，累积的蠕变损伤表达式为：

式中，D为累积蠕变损伤，Δλ₁为温度T₁、应力σ₁下工作Δt₁时间后的蠕变损伤容限，Δλ₂为温度T₂、应力σ₂下工作Δt₂时间后的蠕变损伤容限，λ_f1、λ_f2为对应加载条件下断裂蠕变损伤容限；其中为加载条件1对应的载荷因子，为加载条件2对应的载荷因子，A、B为材料常数；当累积蠕变损伤D等于1时，材料发生断裂；若加载条件1下的材料蠕变断裂寿命t_f1大于加载条件2下的材料蠕变断裂寿命t_f2，则通过蠕变损伤等效的方法，将加载条件1下产生的损伤等效到加载条件2下，得到其对应的工作时间Δt'₂，并且有Δt'₂＜＜Δt₁，从而实现损伤加速的目的；根据式(2)求得等效蠕变损伤容限然后通过材料在加载条件2下的单轴蠕变试验数据或者本构方程求得工作时间Δt'₂。

2.根据权利要求1所述的高温蠕变损伤等效加速方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1，根据单轴蠕变试验获得材料不同温度和应力下的蠕变应变-时间曲线、最小蠕变速率断裂蠕变应变和断裂寿命t_f；

步骤2，选择蠕变本构方程，通过单轴蠕变试验拟合得到蠕变本构方程的材料参数；

步骤3，根据两级变载荷蠕变试验数据拟合得到中的参数A、B；

步骤4，通过式(2)计算小载荷条件下转换到大载荷条件下的等效蠕变损伤容限变量

步骤5，根据Δλ的定义求得在大载荷条件下的等效蠕变应变增量

步骤6，根据步骤2获得的材料蠕变本构方程和等效蠕变应变增量计算得到大载荷下损伤等效的作用时间Δt'₂。

3.根据权利要求2所述的高温蠕变损伤等效加速方法，其特征在于：所述步骤1中，通过对蠕变应变-时间曲线求导得到最小蠕变速率

4.根据权利要求2所述的高温蠕变损伤等效加速方法，其特征在于：所述步骤2中，需选择能够完整描述蠕变三个阶段的本构模型，并通过步骤1获得的蠕变应变-时间曲线，拟合得到蠕变本构方程的材料参数。

5.根据权利要求2所述的高温蠕变损伤等效加速方法，其特征在于：所述步骤3中，将式(2)运用于两级加载条件下蠕变断裂的损伤评估，则表示为：

若上式均表示为应变的表达形式则：

根据两级变载荷蠕变试验和单轴蠕变试验数据，拟合得到参数A、B，并计算出指数的值。

6.根据权利要求2所述的高温蠕变损伤等效加速方法，其特征在于：所述步骤4中，根据试验记录的较小载荷作用下材料产生的蠕变应变增量计算得到损伤容限变量Δλ₁，并通过步骤3中得到的参数A、B，计算得到从小载荷转换到大载荷下的等效蠕变损伤容限