[发明专利]一种金属材料基于低周疲劳的热机械疲劳寿命预测方法

摘要

本发明公开了一种金属材料基于低周疲劳的热机械疲劳寿命预测方法，属于材料科学与工程应用技术领域。该方法首先建立金属材料热机械疲劳滞回能与同材料恒温(热机疲劳上限温度)低周疲劳滞回能定量关系，即两种疲劳滞回能差值与机械应变为线性关系，然后通过能量法进行寿命预测。该方法可以通过少量低周疲劳和热机械疲劳实验测试，即可实现不同机械应变的热机械疲劳寿命准确预测。该方法有效的降低了热机械疲劳寿命预测所需实验量，极大程度节约了时间、金钱和人力成本，且具有较高准确度，可以广泛应用于燃机叶片、内燃机缸盖和活塞等高温合金和耐热金属材料的热机械疲劳寿命预测。

主权项

1.一种金属材料基于低周疲劳的热机械疲劳寿命预测方法，其特征在于：该预测方法具体包括如下步骤：(1)分析服役构件的服役工况，确定金属材料热机械疲劳的温度和机械应变范围，其中热机械疲劳载荷具备的特征为：机械载荷随时间周期性变化，温度随时间周期性变化；(2)确定目标应变幅值，即确定进行热机械疲劳寿命预测的热应变和机械应变幅范围，热应变范围是通过温度变化获得；(3)选择金属材料进行恒温低周疲劳性能测试，获得低周疲劳中值滞回能Wa,LCF(滞回环面积)，并建立低周疲劳中值滞回能Wa,LCF与机械应变幅εmech之间的定量关系；(4)选择金属材料进行热机械疲劳性能测试，获得热机械中值滞回能Wa,TMF；(5)将步骤(4)中的热机械中值滞回能Wa,TMF带入能量法公式进行拟合获得金属材料参数β和W0；所述能量法公式是指热机械中值滞回能Wa,TMF与热机械疲劳寿命Nf的关系，具体如式(1)所示；(6)根据步骤(3)与步骤(4)测试结果，建立热机械疲劳、低周疲劳滞回能与机械应变幅εmeth的定量关系，并获得相关材料参数；(7)通过步骤(6)建立的定量关系和步骤(3)中的机械应变幅值下的低周疲劳中值滞回能计算步骤(2)中所确定目标应变幅值下热机械疲劳中值滞回能；如果该目标应变幅值下的低周疲劳没有进行实验，则通过步骤(3)中低周疲劳中值滞回能与机械应变幅的定量关系进行计算获得；(8)将步骤(7)计算所得目标应变幅下热机械疲劳中值滞回能带入公式(1)中，计算所得热机械疲劳寿命，即为最终目标寿命。