[发明专利]一种基于失效模式一致的蠕变载荷等效加速方法

说明书

本发明公开了一种基于失效模式一致的蠕变载荷等效加速方法，包括以下步骤：分别进行材料高温拉伸试验、材料高温蠕变试验、材料变温变载蠕变试验，建立断裂时间规律、最小蠕变速率规律、断裂应变规律，计算得到蠕变损伤累积模型中参数p的值；对变温变载蠕变载荷的失效模式一致性区间划分；利用多级变温变载蠕变非线性损伤累积模型分别计算失效模式一致性区间中的蠕变载荷造成的损伤，并将造成的损伤按照损伤等效原则加速到失效模式一致性区间中最大的蠕变载荷状态，最终实现蠕变载荷等效加速。本发明可以将具有相同失效模式的蠕变载荷按照损伤等效的原则折算到较大的蠕变载荷状态，在保证失效模式一致的前提下，极大节省蠕变试验时间。

技术领域

本发明涉及一种蠕变载荷等效加速方法，尤其涉及一种基于失效模式一致的蠕变载荷等效加速方法。

背景技术

航空发动机、燃气轮机等工程结构长时间工作在高温、高应力环境下，并且其功率状态往往处于不断变化的过程当中，不可避免的经受变温变载蠕变载荷的作用，最终导致失效。但是工程结构往往寿命长达数千甚至上万小时，若采用实际工作状态下的蠕变载荷进行试验以考核其寿命和可靠性，存在试验时间长、花费代价高等劣势，因此必须要保证在失效模式一致的前提下进行蠕变载荷的等效加速来缩短试验时间，也就是将小的蠕变载荷基于失效模式一致以及损伤等效原则加速到大的蠕变载荷状态。但是目前的蠕变载荷等效加速方法并没有考虑失效模式一致原则，并且采用的损伤等效加速方法精度低，使得试验结果与实际工程应用寿命存在较大偏差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于失效模式一致的蠕变载荷等效加速方法，以更为简单精确地进行蠕变载荷的等效加速。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于失效模式一致的蠕变载荷等效加速方法，包括以下步骤：

步骤1，通过材料高温拉伸试验获得不同温度T_i下对应的抗拉强度σ_bi，其中i＝1,2,3......,n；

步骤2，通过材料高温蠕变试验获得不同应力温度(σ_i,T_i)下对应的蠕变断裂时间t_f、断裂应变ε_f、最小蠕变速率

步骤3，建立断裂时间规律、最小蠕变速率规律、断裂应变规律，进而求得对应的应力温度(σ_i,T_i)组合下的蠕变损伤容限因子；

步骤4，通过材料变温变载蠕变试验获得每一级应力温度(σ_i,T_i)组合下的蠕变持续时间t_i；

步骤5，基于多级变温变载蠕变非线性损伤累积模型，结合步骤1得到的各级温度下的抗拉强度σ_bi，步骤2得到的各级应力温度(σ_i,T_i)组合下的断裂时间t_fi，步骤4得到的各级变温变载蠕变持续时间t_i，计算得到蠕变损伤累积模型中参数p的值；

步骤6，根据步骤3得到的蠕变损伤容限因子，计算得到每一级蠕变载荷对应的损伤容限因子值λ，根据损伤容限因子值λ，对变温变载蠕变载荷的失效模式一致性区间划分；

步骤7，利用多级变温变载蠕变非线性损伤累积模型分别计算失效模式一致性区间中的蠕变载荷造成的损伤，并将造成的损伤按照损伤等效原则加速到失效模式一致性区间中最大的蠕变载荷状态，最终实现蠕变载荷等效加速。

所述步骤1中，材料高温拉伸试验在电液伺服疲劳试验机上进行。

所述步骤2中，材料高温蠕变试验在蠕变试验机上进行，进行一系列不同应力温度(σ_i,T_i)组合下的蠕变试验。