[发明专利]基于修正时间分数法的电力高温部件损伤状态判定方法

说明书

本发明公开了一种基于修正时间分数法的电力高温部件损伤状态判定方法，包括：获取材料相同的若干试样并分为三部分；对第一部分试样进行疲劳试验，对第二部分试样进行蠕变试验，对第三部分试样进行蠕变疲劳试验；基于疲劳试验数据获取疲劳损伤参数，基于蠕变试验数据获取蠕变损伤参数；基于蠕变疲劳试验的疲劳行为确定疲劳损伤，基于蠕变疲劳试验的蠕变行为确定蠕变损伤；基于疲劳损伤与蠕变损伤预测蠕变疲劳试样的循环寿命；基于累积疲劳损伤以及累积蠕变损伤判断电力高温部件在任意时刻的总损伤状态。本发明基于广泛认可的时间分数法进行修正，耦合蠕变应变耗散的经典能量观点，具有明确的物理意义，适用于多种蠕变疲劳载荷且预测精度高。

技术领域

本发明属于寿命预测和损伤评定领域，特别是涉及一种基于修正时间分数法的电力高温部件损伤状态判定方法。

背景技术

在航空、航天、石油化工等领域中，许多传动旋转，受压承载等部件长期在严苛的高温变载环境下运行。过去众多惨痛的失效案例使科学家们逐渐认识到以汽轮机转子、核反应堆部件及航空发动机涡轮部件为代表的典型限寿件的失效并不是由单一疲劳损伤导致，大多数情况是由疲劳和蠕变在高温下交互作用而导致的破坏。因此蠕变疲劳交互载荷下的损伤评定及寿命预测技术是装备设计和制造最为关心的问题之一。

线性损伤累积方法是最常用的蠕变疲劳损伤评定方法，该方法的前提是准确计算循环加载过程中的疲劳损伤以及蠕变损伤。疲劳损伤一般采用寿命分数法表示，但由于保载引入的应力松弛使得蠕变损伤的计算较为困难，目前已经演绎出多个版本。其中时间分数表示的蠕变损伤被广泛认可，且已被ASME III-NH(锅炉及压力容器设计规范)以及RCC-MR(核岛机械设施设计和建造规范)采用。但该方法的准确性已经被证明明显低于考虑能量耗散的蠕变损伤表示方法。此外，近年来发展的应力应变混合控制蠕变疲劳载荷对现存的方法提出巨大的挑战。因此需要发明一种基于时间分数法，并融合能量耗散理念的高温部件蠕变疲劳损伤状态判定方法，以满足多种蠕变疲劳载荷下损伤状态的识别与判定。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于修正时间分数法的电力高温部件损伤状态判定方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于修正时间分数法的电力高温部件损伤状态判定方法，包括以下步骤：

获取材料相同的若干试样，将若干试样分为第一部分试样、第二部分试样、第三部分试样；

对所述第一部分试样进行疲劳试验，获取疲劳试验数据；

对所述第二部分试样进行蠕变试验，获取蠕变试验数据；

对所述第三部分试样进行蠕变疲劳试验，获取蠕变疲劳数据；

基于所述疲劳试验数据获取疲劳损伤参数，基于所述蠕变试验数据获取蠕变损伤参数；

基于所述疲劳损伤参数与蠕变疲劳试验的疲劳行为获取所述蠕变疲劳试验的疲劳损伤；基于所述蠕变损伤参数与蠕变疲劳试验的蠕变行为获取所述蠕变疲劳试验的蠕变损伤；

基于所述疲劳损伤以及所述蠕变损伤预测蠕变疲劳试样的循环寿命；

基于累积疲劳损伤以及累积蠕变损伤判断电力高温部件在任意时刻的总损伤状态。

可选地，基于所述疲劳试验数据获取疲劳损伤参数，基于所述蠕变试验数据获取蠕变损伤参数，其过程包括：

基于所述疲劳试验数据获取疲劳应变幅值与循环寿命之间的关系；

基于所述蠕变试验数据获取关键变量以及所述关键变量之间的关系，所述关键变量包括蠕变寿命，蠕变断裂应变，蠕变应变能耗散速率，临界蠕变应变能耗散速率以及初始蠕变演化。

可选地，基于所述蠕变试验数据获取临界蠕变应变能耗散速率，其过程包括：