[发明专利]稳态蠕变条件下考虑拘束效应的蠕变孕育期预测方法

摘要

本发明公开了一种稳态蠕变条件下考虑拘束效应的蠕变孕育期预测方法，提出了修正的稳态蠕变条件下蠕变孕育期预测模型，利用韧性耗散损伤模型，引入了拘束参量Q，计算考虑拘束效应的蠕变孕育期。使用紧凑拉伸试样(CT)施加主载荷进行蠕变模拟实验，能够在结构中简洁有效的预测出塑性条件下蠕变孕育期。本发明的有益效果：提出一种简化的稳态蠕变条件下蠕变孕育期预测方法，因此能够在结构中简洁有效的预测出塑性条件下蠕变孕育期。

主权项

1.稳态蠕变条件下考虑拘束效应的蠕变孕育期预测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：建立模型：所述模型包括CT试样本体，所述CT试样本体的中部前端设有槽，槽的后部设有缺口，CT试样本体上还设有上主载荷销孔、下主载荷销孔，上主载荷销孔、下主载荷销孔上下对应设置，分别设置在槽的上下两端；S2：缺口后部插入预制裂纹，槽、缺口、预制裂纹在同一平面上，利用销子在上主载荷销孔、下主载荷销孔施加主载荷，进行高温蠕变试验；S3：通过蠕变有限元模拟可以获得计算含拘束效应CT试样孕育期所需要的必要参数，在稳态蠕变条件下，计算孕育期主要包括以下步骤：(1)首先计算稳态蠕变条件下的拘束参量QRRss，其计算公式为：(Ⅰ)中：是利用有限元计算得出的裂纹前沿处的张开应力值，单位是MPa，σ₀是材料的屈服强度，单位是MPa，(Ⅰ)中：σ22是利用稳态蠕变应力场计算得出的裂纹前沿的张开应力值，单位是MPa，其中：C^*是利用有限元计算得出的高温断裂参量，单位为MPa·mm·(h)^‑1，r是裂纹后部尖端到裂纹前沿研究点的间距，单位是mm，取r＝d，d单位为mm，是判定蠕变萌生发生时裂尖前蠕变损伤达到1所延伸的距离，即蠕变萌生发生的临界距离，θ是裂纹尖端角度，是蠕变应变变化率，单位为h^‑1，与材料高温蠕变属性有关，n为无量纲的蠕变应力硬化指数，I_n是与n有关的无量纲函数,是与θ和n有关的无量纲函数；(2)计算等效应力其计算公式为：(Ⅱ)中：σ11是利用高温蠕变应力场计算得出的裂纹前沿的应力值，单位是MPa，其中：是与θ和n有关的无量纲函数；(3)然后计算稳态蠕变应力场下孕育期时间tiRRss，其计算公式为：(Ⅲ)中：εcrit是单轴蠕变韧性，与材料属性有关，单位为1，(Ⅲ)中：MSFRRss为稳态蠕变条件下多轴应力因子，根据Cocks and Ashby关系式计算：其中：n为无量纲的蠕变应力硬化指数,sinh是双曲正弦函数，hRRss为稳态蠕变应力三轴度，在稳态蠕变状态下：其中：θ是裂纹尖端角度，n是无量纲的蠕变应力硬化指数，和是与θ和n有关的无量纲函数。