[发明专利]一种考虑保载效应的高温低周疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种考虑保载效应的高温低周疲劳寿命预测方法，所述材料为航空发动机用高温结构材料，其特征在于：该方法的步骤为：

步骤一、在高温温度为T条件下开展材料的低周疲劳试验，低周疲劳试验要求采用应变控制，且应变比R_ε为-1，低周疲劳试验中的总应变幅Δε_t/2应根据材料的使用载荷大小确定，在低周疲劳试验中采用高温引伸计采集迟滞环的应力-应变数据，记录相应的低周疲劳寿命N_f；

步骤二、在步骤一所述的高温温度为T条件下开展材料的疲劳-蠕变交互试验，疲劳-蠕变交互试验要求采用应变控制，且应变比R_ε为-1，疲劳-蠕变交互试验中的总应变幅Δε_t/2应处于步骤一所述的高温低周疲劳试验所采用的应变幅范围，并设定不同的保载时间Δt_i，i＝1,2,……,n，保载时间Δt_i是指拉伸应变峰值ε_max的持续阶段时间，在疲劳-蠕变交互试验中采用高温引伸计采集迟滞环的应力-应变数据，记录相应的疲劳-蠕变交互寿命N_f；

步骤三、采用总应变-寿命方法对应变控制且应变比为-1的低周疲劳试验总应变幅Δε_t/2和循环反向数2N_f进行关联，获得其材料参数，总应变-寿命方法的表达式如下：其中，Δε_t，Δε_e和Δε_p分别为总应变范围、弹性应变范围和塑性应变范围，σ^/_f为疲劳强度系数，b为疲劳强度指数，E为弹性模量，ε^/_f为疲劳延性系数，c为疲劳延性指数，N_f为疲劳寿命；

步骤四、基于材料的高温低周疲劳试验和疲劳-蠕变交互试验，通过有无保载时间和保载时间长短，确定相应的有效保载时间Δt_i/t_p，其中：t_p为高温低周疲劳和疲劳-蠕变交互试验中的一个完整循环经历的总时间，显然，高温低周疲劳的有效保载时间为0；

步骤五、将有效保载时间Δt_i/t_p引入总应变-寿命方法的疲劳延性系数项，实现对总应变-寿命方法塑性项的修正，即:

其中，m和n为与保载效应相关的材料参数；

步骤六、采用Levenberg-Marquardt优化算法对步骤五所述的修正总应变-寿命方法的材料参数进行优化计算，可获得与保载效应相关的材料参数m和n，优化目标采用下式表示：

其中，N_f^pre和N_f^exp分别为与预测的疲劳寿命和疲劳试验寿命；

步骤七、基于材料的高温低周疲劳试验数据和疲劳-蠕变交互试验数据，采用修正总应变-寿命方法，即可同时实现对材料在高温低周疲劳试验和疲劳-蠕变交互试验条件下的疲劳寿命预测与表征。