[发明专利]一种反映截面尺寸效应的蠕变寿命-壁厚关系预测方法

权利要求书

1.一种反映截面尺寸效应的蠕变寿命-壁厚关系预测方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤1)：对于具有任意壁厚尺寸的标准件，在蠕变寿命预测过程中，将整个标准件分为区域1即材料表面区域和区域2即材料内部区域两部分，其中，区域1的厚度由壁厚最小标准件确定，区域2的厚度为标准件总厚度与区域1厚度之差；

步骤2)：开展最小壁厚标准件蠕变试验和最大壁厚标准件蠕变试验，获取最小壁厚标准件蠕变试验寿命和最大壁厚标准件蠕变试验寿命；所述最小壁厚通常不大于0.5mm，最大壁厚通常不小于2.5mm；

步骤3)：判断最小壁厚标准件的蠕变试验寿命是否小于最大壁厚标准件的蠕变试验寿命；

(1)若最小壁厚标准件的蠕变试验寿命小于最大壁厚标准件的蠕变试验寿命，则说明材料具有薄壁效应(属于截面尺寸效应)，此时采用基于区域划分的蠕变失效准则1预测蠕变寿命-壁厚关系；

(2)若最小壁厚标准件的蠕变试验寿命大于最大壁厚标准件的蠕变试验寿命，则说明材料具有反常薄壁效应(属于截面尺寸效应)，此时采用基于区域划分的蠕变失效准则3预测蠕变寿命-壁厚关系；

步骤4)：判断区域1损伤、区域2损伤是否达到1；

(1)若最小壁厚标准件蠕变试验寿命小于最大壁厚标准件蠕变试验寿命，基于步骤3)中不同壁厚标准件的蠕变寿命-壁厚关系预测结果，单独计算不同壁厚标准件区域1损伤是否达到1；若区域1损伤没有达到1，则步骤3)中不同壁厚标准件的蠕变寿命-壁厚关系预测结果即为最终预测结果；若区域1损伤达到1，则应采用基于区域划分的蠕变失效准则2更新步骤3)中的蠕变寿命-壁厚关系预测结果，更新后的预测结果为最终预测结果；

(2)若最小壁厚标准件蠕变试验寿命大于最大壁厚标准件蠕变试验寿命，基于步骤3)中不同壁厚标准件的蠕变寿命-壁厚关系预测结果，单独计算不同壁厚标准件区域2损伤是否达到1；若区域2损伤没有达到1，则步骤3)中不同壁厚标准件的蠕变寿命-壁厚关系预测结果即为最终预测结果；若区域2损伤达到1，则应采用基于区域划分的蠕变失效准则4更新步骤3)中的蠕变寿命-壁厚关系预测结果，更新后的预测结果为最终预测结果。

2.根据权利要求1所述的一种反映截面尺寸效应的蠕变寿命-壁厚关系预测方法，其特征在于：所述步骤3)中，基于区域划分的蠕变失效准则1为：具有薄壁效应的材料，区域1损伤D₁大于区域2损伤D₂，整个标准件的总损伤速率是区域1损伤速率和区域2损伤速率的面积平均值，即：

其中，D为整个标准件的总损伤，S₁、S₂和S分别是区域1、区域2和整个标准件的总面积，t为时间；当整个标准件的总损伤达到临界损伤D_cri时，标准件断裂，临界损伤D_cri表示为：

其中，σ为宏观应力，σ_b为极限拉伸强度。基于区域划分的蠕变失效准则3认为：具有反常薄壁效应的材料，区域1损伤D₁小于区域2损伤D₂，整个标准件的总损伤速率是区域1损伤速率和区域2损伤速率的面积平均值，即：

当整个标准件的总损伤达到临界损伤D_cri时，标准件断裂。

3.根据权利要求1所述的一种反映截面尺寸效应的蠕变寿命-壁厚关系预测方法，其特征在于：所述步骤4)中，基于区域划分的蠕变失效准则2认为：具有薄壁效应的材料，区域1损伤D₁大于区域2损伤D₂，整个标准件的损伤过程包括两个阶段：在第一阶段，整个标准件的总损伤速率是区域1损伤速率和区域2损伤速率的面积平均值；在第二阶段，整个标准件的总损伤速率等于区域2的损伤速率与区域2所占面积比S₂/S的乘积，即：

其中，D_I为第一阶段总损伤，D_II为第二阶段的总损伤。基于区域划分的蠕变失效准则4认为：具有反常薄壁效应的材料，区域1损伤D₁小于区域2损伤D₂，整个标准件的损伤过程包括两个阶段：在第一阶段，整个标准件的总损伤速率是区域1损伤速率和区域2损伤速率的面积平均值；在第二阶段，整个标准件的总损伤速率等于区域1的损伤速率与区域1所占面积比S₁/S的乘积，即：