[发明专利]一种基于线性损伤累积的多轴热机械疲劳寿命预测方法

摘要

本发明公开了一种基于线性损伤累积的多轴热机械疲劳寿命预测方法，该方法根据材料承受热机载荷下的损伤机制，分别求出各部分损伤，并利用线性损伤累积准则将各部分损伤叠加得到材料热机疲劳损伤，进而进行寿命预测。该方法使用方便，不包含任何经验常数，适用范围广，不受加载条件等限制。通过验证，采用该方法进行多轴热机械疲劳寿命估算取得较好的预测效果。

主权项

1.一种基于线性损伤累积的多轴热机械疲劳寿命预测方法，其特征在于：该方法的实现步骤如下，步骤1)：将热机械疲劳损伤DTMF线性划分为纯机械疲劳损伤DPF，蠕变损伤DC以及蠕变‑疲劳交互作用损伤DPFC；步骤2)：根据多轴机械载荷条件，找到具有最大法向应变幅Δγ_max/2的最大剪切应变平面作为纯机械疲劳损伤临界面，并确定临界面上两个最大剪切应变幅折返点之间的法向应变幅度值步骤3)：确定材料不产生蠕变时的某一温度所对应的单轴等温疲劳参数；步骤4)：利用确定的高温疲劳参数结合拉伸型统一多轴疲劳损伤模型并考虑平均应力计算得到纯机械疲劳损伤；考虑平均应力的拉伸型统一多轴疲劳损伤模型公式：其中，σ_f'、ε_f'、b、c为不产生蠕变时的较高温度下材料疲劳常数，E为该温度下弹性模量，可由高温单轴数据拟合得到；为临界面上平均应力，可以用来反映不同的相位角对纯机械疲劳损伤的影响；步骤5)：将每循环变化的温度及多轴机械载荷按时间轴划分为较小的区间，取区间上温度及机械载荷最大值，当轴向应力为正时，取米塞斯等效应力值作为多轴蠕变持久应力方程计算参量，当轴向应力为负时，取等效应力值为0；各区间上蠕变计算等效应力参量σieq如下式：其中，σimax、τimin分别为第i个区间上轴向和剪切应力最大值；步骤6)：结合蠕变持久方程计算得到各载荷下对应的蠕变持久时间，进而得到各区间上蠕变损伤累加得到每循环蠕变损伤步骤7)：确定热循环高温段平均温度，并用高温单轴疲劳数据拟合得到该温度所对应的蠕变‑疲劳交互作用系数；步骤8)：利用蠕变‑疲劳交互作用系数，结合纯机械疲劳损伤和蠕变‑疲劳损伤，计算得到蠕变‑疲劳交互作用损伤；蠕变‑疲劳交互作用损伤公式如下：步骤9)：根据线性损伤累积法则，通过累加纯机械疲劳损伤、蠕变损伤以及蠕变‑疲劳交互作用损伤，得到每循环热机械疲劳损伤，进而预测出热机械疲劳寿命；多轴热机疲劳寿命预测公式：