[发明专利]结构件的材料蠕变性能指标确立方法

说明书

本发明公开了一种结构件的材料蠕变性能指标确立方法，方法包括(ⅰ)材料蠕变模型变形、(ⅱ)结构件最大蠕变应变确定、(ⅲ)蠕变模型映射到直角坐标系和(ⅳ)确定最大蠕变应变分区图。本发明直接对现有成熟蠕变模型进行数学变形，无需额外建立复杂的材料蠕变模型；通过有限元分析确定结构件最大蠕变应变及其位置，有限元分析的迭代计算考虑了结构件应力的实时变化，计算结果反映了结构件的实际蠕变应变；通过映射，将物理蠕变模型与直角坐标系上的点一一对应，为区域划分建立可行性；基于有限元分析，赋予直角坐标系上的点实际意义，每一个点对应一个最大蠕变应变。

技术领域

本发明属于材料性能指标技术领域，具体涉及一种结构件的材料蠕变性能指标确立方法。

背景技术

长期工作于高温、高应力状态的结构，对材料蠕变性能有一定要求，蠕变性能指标有蠕变极限和持久强度，对于恒定应力的结构应用较好。但对于一些受力复杂的结构件，蠕变会导致其工作期间应力不断变化，进而导致蠕变速率不断变化，而传统的材料蠕变性能指标无法考虑结构件工作期间应力的变化，很难准确地评价结构的真实蠕变影响，十分保守。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种结构件的材料蠕变性能指标确立方法，包括以下步骤：

(ⅰ)将材料蠕变模型作数学变形，建立蠕变速率与应力之间的函数关系式；

(ⅱ)通过有限元分析方法，建立结构件模型，对其施加与实际情况一致的载荷，并输入一组参数下的蠕变模型，确定其寿命期内的最大蠕变应变及相应位置；

(ⅲ)将蠕变模型映射成为直角坐标系平面内的点；

(ⅳ)确定最大蠕变应变分区图

在对数蠕变速率与蠕变速率和应力的函数关系式的斜率所确定的平面内，确定最大蠕变应变的指标曲线，指标曲线将平面进行的分区即最大蠕变应变分区。

在上述技术方案中，所述蠕变速率与应力之间的函数关系式为蠕变速率的对数与应力之间的一次函数形式，即lg其中为蠕变速率，σ为应力。

在上述技术方案中，所述步骤(ⅲ)的具体方法为：以蠕变速率与应力之间的函数关系式的斜率为横坐标，某一应力σ下的蠕变速率为纵坐标，则所确定的平面内的每一点表示一个蠕变模型。

在上述技术方案中，所述步骤(ⅳ)中最大蠕变应变的指标曲线的确定方法为：通过有限元分析得到结构件寿命期内最大蠕变应变达到设计值时所对应的全部蠕变模型，将全部蠕变模型在所映射得到的平面内描点，得到最大蠕变应变的指标曲线。

在上述技术方案中，所述步骤(ⅳ)中最大蠕变应变分区具体为：位于指标曲线上的点，对应蠕变模型下结构件寿命期内的最大蠕变应变为ε₀，指标曲线下方区域各点，对应蠕变模型下结构件寿命期内的最大蠕变应变小于ε₀，指标曲线上方区域各点，对应蠕变模型下结构件寿命期内的最大蠕变应变大于ε₀。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种结构件的材料蠕变性能指标确立方法，直接利用现有的成熟的蠕变模型，对其进行数学变形，无需额外建立复杂的材料蠕变模型；通过有限元分析，确定了结构件的最大蠕变应变及其位置，有限元分析的迭代计算考虑了结构件应力的实时变化，计算结果反映了结构件的实际蠕变应变；通过映射，将物理蠕变模型与直角坐标系上的点一一对应，为区域划分建立可行性；基于有限元分析，赋予直角坐标系上的点实际意义，每一个点对应一个最大蠕变应变。

附图说明

图1是本发明中材料蠕变速率的对数与应力之间的曲线图；

图2是本发明中最大蠕变应变的指标曲线分区图；