[发明专利]一种多级变温变载蠕变寿命评价方法有效

专利信息
申请号: 202011546653.1 申请日: 2020-12-24
公开(公告)号: CN112730061B 公开(公告)日: 2022-06-17
发明(设计)人: 孙志刚;赵旭;牛序铭;宋迎东;彭秋洪;常亚宁 申请(专利权)人: 南京航空航天大学
主分类号: G01N3/08 分类号: G01N3/08;G01N3/18
代理公司: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 代理人: 陈国强
地址: 210016 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 多级 变温变载蠕变 寿命 评价 方法
【说明书】:

发明公开了一种多级变温变载蠕变寿命评价方法,包括以下步骤:通过材料高温拉伸试验获得不同温度Ti下对应的抗拉强度σbi,其中i=1,2,3……,n;通过材料高温蠕变试验获得在不同的应力温度(σi,Ti)组合下对应的蠕变断裂时间tfi;建立蠕变断裂时间tf与应力温度(σ,T)之间的线性关系;建立多级变温变载蠕变载荷非线性损伤累积模型;根据步骤4建立的多级变温变载蠕变载荷非线性损伤累积模型,对蠕变剩余寿命进行评价。本发明的的蠕变载荷剩余寿命评价方法可适用较宽应力温度范围的变温变载蠕变情况,结果精度高,并具有较强的外推能力。

技术领域

本发明涉及一种蠕变载荷剩余寿命评价方法,尤其涉及一种多级变温变载蠕变剩余寿命评价方法。

背景技术

对于发电站材料、核反应堆以及转子部件在高温下的剩余寿命评价是非常困难的,尤其是当应力温度条件发生显著变化的时候。高温损伤与载荷的加载历程有关,因此在载荷条件发生变化的情况下,准确的评价材料剩余寿命显得至关重要。目前采用最广泛的剩余寿命损伤评价方法为线性损伤累积模型,但该方法在大多数情况下会导致不准确的剩余寿命预测结果,因为该方法无法解释蠕变载荷次序和相互作用的影响。

近些年来,研究人员也开发出了数个评价剩余寿命的非线性损伤累积方法,但是这些方法强烈依赖于在一定温度应力范围内的试验数据进行拟合得到相关参数,在此温度应力范围之内具有一定的精度,难以外推到较宽的应力温度范围。目前评价剩余寿命的损伤累积方法普遍存在适用性有限,不具有一般推广性的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多级变温变载蠕变寿命评价方法,以更为简单精确地评价多级变温变载下的蠕变剩余寿命。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种多级变温变载蠕变寿命评价方法,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Ti下对应的抗拉强度σbi,其中i=1,2,3......,n;

步骤2,通过材料高温蠕变试验获得在不同的应力温度(σi,Ti)组合下对应的蠕变断裂时间tfi

步骤3,建立蠕变断裂时间tf与应力温度(σ,T)之间的线性关系;

步骤4,根据步骤3建立的线性关系,建立多级变温变载蠕变载荷非线性损伤累积模型;

步骤5,根据步骤4建立的多级变温变载蠕变载荷非线性损伤累积模型,对蠕变剩余寿命进行评价。

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组合下的材料高温蠕变试验。

所述步骤3中,根据高温蠕变试验结果,并基于Wilshire方程,建立蠕变断裂时间tf与应力温度(σ,T)之间的线性关系,即:

式中蠕变断裂时间tf采用温度项进行补偿,记为应力采用抗拉强度进行归一化处理,记为其中为等效蠕变激活能,R为气体常数。

所述步骤4中,在建立的与的线性关系的直线上的每一点对应的损伤D=1,存在一簇等损伤线,定义损伤D为每一条等损伤线斜率tanθi与建立的与直线斜率tanθf的比值,即设相对损伤增量与相对蠕变时间增量成正比,建立蠕变损伤与蠕变持续时间的非线性关系,结合损伤演化线概念,建立多级变温变载蠕变载荷非线性损伤累积模型,为:

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