本發(fā)明涉及損傷評(píng)定領(lǐng)域，尤其涉及一種時(shí)間相關(guān)的蠕變疲勞損傷評(píng)定方法
背景技術(shù)：
：在能源動(dòng)力、石油化工和航空航天等領(lǐng)域中，許多結(jié)構(gòu)部件長(zhǎng)期運(yùn)行在高溫條件下受應(yīng)變波形控制，循環(huán)失效壽命往往不足105次，即，在高溫低周疲勞載荷下，其壽命往往受到蠕變、疲勞和蠕變疲勞交互作用等多種機(jī)制的制約。在蠕變疲勞交互作用的條件下，材料的損傷評(píng)估非常重要，而利用線性損傷累積準(zhǔn)則進(jìn)行較為準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估是亟需突破的重點(diǎn)和難點(diǎn)。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者推演出了許多蠕變疲勞交互作用下的損傷評(píng)估方法。但是在這些損傷評(píng)估方法中，基于線性損傷累積準(zhǔn)則，即可以實(shí)現(xiàn)損傷的每周次實(shí)時(shí)評(píng)估。經(jīng)典的利用線性損傷累積準(zhǔn)則并寫入美國(guó)ASME設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(AmericanSocietyofMechanicalEngineers.BoilerandPressureVesselCode,SectionIII,subsection-NH2005)和英國(guó)R5設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(BritishEnergy.Assessmentprocedureforthehightemperatureresponseofstructures.R5Issue3,2003)的模型有時(shí)間分?jǐn)?shù)法和延性耗竭法。在時(shí)間分?jǐn)?shù)法中，主要以應(yīng)力水平σ和蠕變斷裂時(shí)間tR為基本參量推演蠕變損傷公式；在延性耗竭法中，主要以蠕變延性εf和非彈性應(yīng)變率為基本參量推演蠕變損傷公式。在兩種方法中，疲勞損傷的定義則為固定值1/N0，其中N0為特定工況純疲勞的壽命。但是這兩種經(jīng)典的方法都有各自的缺陷。在時(shí)間分?jǐn)?shù)法中，計(jì)算損傷的結(jié)果通常偏于非保守；而在延性耗竭法中，計(jì)算損傷的結(jié)果又過(guò)于保守。并且，在這兩種模型中，疲勞損傷僅為一個(gè)固定的數(shù)值，對(duì)疲勞損傷的表述過(guò)于簡(jiǎn)單粗略。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種時(shí)間相關(guān)的蠕變疲勞損傷評(píng)定方法，能夠更好地實(shí)現(xiàn)材料在蠕變疲勞交互作用下的實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估，具有精確度高、靈活性強(qiáng)、可實(shí)施評(píng)估和直觀的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種時(shí)間相關(guān)的蠕變疲勞損傷評(píng)定方法，包括步驟：S1：對(duì)一目標(biāo)材料進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)獲取所需的一參數(shù)組；S2：根據(jù)所述參數(shù)組計(jì)算獲得各周次的蠕變損傷dc和各周次的疲勞損傷df；S3：根據(jù)所述各周次的蠕變損傷dc計(jì)算第n周次時(shí)的累積蠕變損傷Dc(n)和第n周次時(shí)的累積疲勞損傷Df(n)，n為大于0的自然數(shù)；S4：以所述第n周次時(shí)的累積蠕變損傷Dc(n)為縱坐標(biāo)并以和第n周次時(shí)的累積疲勞損傷Df(n)為橫坐標(biāo)繪制一蠕變疲勞損傷交互圖；S5：結(jié)合所述蠕變疲勞損傷交互圖和至少一損傷累積法則評(píng)估所述目標(biāo)材料的實(shí)時(shí)累積損傷情況。進(jìn)一步地，所述S2步驟包括利用公式(1)和公式(2)計(jì)算獲得各周次的蠕變損傷dc和各周次的疲勞損傷df：dc=∫0th[M1+t-N1+t·log(1+t)min(D·w·inn1,wf0)-M1+t-N1+t·log(1+t)wf0]dtM=(σ0+σm)·(A·logΔϵp+B)E·ln10N=(A·logΔϵp+B)2E·ln10---(1);]]>其中，dc為蠕變損傷，t為時(shí)間，D為第一線性回歸參數(shù)，n1為第一線性回歸冪指數(shù)，wf0為平臺(tái)值，為非彈性應(yīng)變能密度耗散率，σ0為最大應(yīng)力，σm為平均應(yīng)力，Δεp為塑性應(yīng)變范圍參數(shù)，A為第一松弛參數(shù)，B為第二松弛參數(shù)；E為彈性模量；th為蠕變疲勞保持時(shí)間；df=1α·(Δϵp)β---(2);]]>其中，df為疲勞損傷，α為第一線性回歸參數(shù)，β為第二線性回歸參數(shù)。進(jìn)一步地，在所述S3步驟中，根據(jù)公式(3)計(jì)算所述第n周次時(shí)的累積蠕變損傷Dc(n)和所述第n周次時(shí)的累積疲勞損傷Df(n)：{Dc(n)=Σi=1ndc(i)Df(n)=Σi=1ndf(i)---(3);]]>其中，dc(i)為第i周次的蠕變損傷，df(i)為第i周次的疲勞損傷，i為大于零的自然數(shù)。進(jìn)一步地，所述損傷累積法則包括一線性損傷累積法則，所述線性損傷累積法則的數(shù)學(xué)表達(dá)式為公式(4)：Dc+Df＝1(4)；其中，Dc為累積蠕變損傷，Df為累積疲勞損傷，當(dāng)公式(4)成立時(shí)判定所述目標(biāo)材料失效。進(jìn)一步地，所述損傷累積法則還包括一雙線性損傷累積法則，所述雙線性損傷累積法則的數(shù)學(xué)表達(dá)式為公式(5)：其中，所述雙線性損傷累積法則的折點(diǎn)坐標(biāo)為當(dāng)公式(5)成立時(shí)判定所述目標(biāo)材料失效。進(jìn)一步地，所述損傷累積法則還包括一簡(jiǎn)化的非線性累積損傷法則，所述簡(jiǎn)化的非線性累積損傷法則的數(shù)學(xué)表達(dá)式為公式(6)：Dcm+Dfm＝1(6)；其中，m為簡(jiǎn)化的非線性損傷累積法則系數(shù)，當(dāng)公式(6)成立時(shí)判定所述目標(biāo)材料失效。進(jìn)一步地，所述S1步驟進(jìn)一步包括步驟：S11：通過(guò)一不同應(yīng)力水平下的高溫蠕變?cè)囼?yàn)，獲得所述目標(biāo)材料的每個(gè)應(yīng)力水平下的一蠕變延性數(shù)據(jù)εf、一蠕變斷裂時(shí)間tR、所述第一線性回歸參數(shù)D、所述第二線性回歸參數(shù)n1和所述平臺(tái)值wf0；S12：通過(guò)一相同溫度不同應(yīng)力水平的應(yīng)力松弛試驗(yàn)，獲得每個(gè)應(yīng)變水平下應(yīng)力與松弛時(shí)間的變化關(guān)系，并根據(jù)所述變化關(guān)系獲得所述第一松弛參數(shù)A和所述第二松弛參數(shù)B；S13：通過(guò)一相同溫度不同應(yīng)變幅的應(yīng)變控制下的純疲勞試驗(yàn)，獲得各應(yīng)變幅下的所述塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp和疲勞壽命參數(shù)N0，根據(jù)純疲勞實(shí)驗(yàn)條件下的所述塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp和疲勞壽命參數(shù)N0獲得所述第一線性回歸參數(shù)α和第二線性回歸參數(shù)β；S14：通過(guò)一相同溫度的應(yīng)變控制下的蠕變疲勞試驗(yàn)，記錄各周次的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，獲得各周次的所述最大應(yīng)力σ0、各周次的所述平均應(yīng)力σm以及各周次的蠕變疲勞實(shí)驗(yàn)條件下的所述塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp。進(jìn)一步地，所述步驟S12中，根據(jù)所述變化關(guān)系和公式(7)計(jì)算獲得所述第一松弛參數(shù)A和所述第二松弛參數(shù)B：σ(t)＝σ0-(A·lｏgΔεｐ+Ｂ）·ｌｏg（1+t）(7)；其中，t為時(shí)間，σ（ｔ）為t時(shí)的應(yīng)力水平。進(jìn)一步地，所述步驟S13中，根據(jù)所述塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp和疲勞壽命參數(shù)N0并通過(guò)公式(8)計(jì)算獲得所述第一線性回歸參數(shù)α和第二線性回歸參數(shù)β：N0＝α·（Δεｐ）β(8)；其中，N０為疲勞壽命參數(shù)，Δεｐ為塑性應(yīng)變范圍參數(shù)。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使其具有以下有益效果：(1)本發(fā)明利用應(yīng)變能耗散的概念，具有清晰的物理意義，并有較為精確的預(yù)測(cè)結(jié)果；(2)本發(fā)明利用損傷交互圖，能夠?qū)崟r(shí)評(píng)估材料的累積損傷，也可以直觀觀察材料剩余的蠕變疲勞持久性能；(3)本發(fā)明具有很強(qiáng)的靈活性，在不同的部件、不同的設(shè)計(jì)要求下，可以利用不同的損傷累積法則，進(jìn)行實(shí)時(shí)累積損傷的評(píng)估。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的時(shí)間相關(guān)的蠕變疲勞損傷評(píng)定方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的在自然坐標(biāo)損傷交互圖中的線性損傷累積法則、雙線性損傷累積法則以及簡(jiǎn)化的累積損傷法則示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的高溫鎳基GH4169超合金650℃下不同應(yīng)力水平下高溫蠕變?cè)囼?yàn)參數(shù)擬合結(jié)果圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的高溫鎳基GH4169超合金650℃下不同應(yīng)變水平的應(yīng)力松弛試驗(yàn)參數(shù)擬合結(jié)果圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的高溫鎳基GH4169超合金650℃下不同應(yīng)變幅下的純疲勞試驗(yàn)參數(shù)擬合結(jié)果圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例一的對(duì)數(shù)坐標(biāo)下?lián)p傷交互圖中的蠕變疲勞實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估結(jié)果圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例二的對(duì)數(shù)坐標(biāo)下?lián)p傷交互圖中的蠕變疲勞實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估結(jié)果圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例三的對(duì)數(shù)坐標(biāo)下?lián)p傷交互圖中的蠕變疲勞實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估結(jié)果圖。具體實(shí)施方式下面根據(jù)附圖1-9，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、特點(diǎn)。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的一種時(shí)間相關(guān)的蠕變疲勞損傷評(píng)定方法：首先，進(jìn)行S1步驟：使用高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)，對(duì)一目標(biāo)材料進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)獲取所需的一參數(shù)組。其中，S1步驟進(jìn)一步包括步驟：S11：使用高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)，通過(guò)一不同應(yīng)力水平下的高溫蠕變?cè)囼?yàn)，獲得目標(biāo)材料的每個(gè)應(yīng)力水平下的一蠕變延性數(shù)據(jù)εｆ、一蠕變斷裂時(shí)間ｔＲ、第一線性回歸參數(shù)D、第二線性回歸參數(shù)ｎ１和平臺(tái)值wｆ０；如以應(yīng)變百分比數(shù)值為橫軸，應(yīng)力為縱軸作一應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖，第一線性回歸參數(shù)D為應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖中實(shí)線的截距、n1線性回歸冪指數(shù)為蠕變能量耗散圖中實(shí)線的斜率；S12：使用高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)，通過(guò)一相同溫度不同應(yīng)力水平的應(yīng)力松弛試驗(yàn)，獲得每個(gè)應(yīng)變水平下應(yīng)力與松弛時(shí)間的變化關(guān)系，根據(jù)變化關(guān)系和公式(7)即應(yīng)力松弛公式，計(jì)算獲得第一松弛參數(shù)A和第二松弛參數(shù)B：σ（ｔ）＝σ０-（Ａ·ｌｏgΔεｐ+Ｂ）·ｌｏg（1+t）(7)；其中，t為時(shí)間，σ（ｔ)為t時(shí)的應(yīng)力水平。S13：使用高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)，通過(guò)一相同溫度不同應(yīng)變幅的應(yīng)變控制下的純疲勞試驗(yàn)，獲得各應(yīng)變幅下的塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp和疲勞壽命參數(shù)N0，根據(jù)純疲勞條件下塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp和疲勞壽命參數(shù)N0并通過(guò)公式(8)計(jì)算獲得第一線性回歸參數(shù)α和第二線性回歸參數(shù)β：N0＝α·(Δεp)β(8)；其中，N0為疲勞壽命參數(shù)，Δεp為塑性應(yīng)變范圍參數(shù)。S14：通過(guò)一相同溫度的應(yīng)變控制下的蠕變疲勞試驗(yàn)，記錄各周次的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，獲得各周次的最大應(yīng)力σ0、各周次的平均應(yīng)力σm以及各周次的蠕變疲勞條件下塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp。接著，進(jìn)行S2步驟：在蠕變疲勞工況下，根據(jù)參數(shù)組并利用公式(1)和公式(2)計(jì)算獲得各周次的蠕變損傷dc和各周次的疲勞損傷df：dc=∫0th[M1+t-N1+t·log(1+t)min(D·w·inn1,wf0)-M1+t-N1+t·log(1+t)wf0]dtM=(σ0+σm)·(A·logΔϵp+B)E·ln10N=(A·logΔϵp+B)2E·ln10---(1);]]>其中，dc為蠕變損傷，t為時(shí)間，D為第一線性回歸參數(shù)，n1為第二線性回歸參數(shù)指數(shù)，wf0為平臺(tái)值，為非彈性應(yīng)變能密度耗散率，σ0為最大應(yīng)力，σm為平均應(yīng)力，Δεp為塑性應(yīng)變范圍參數(shù)，A為第一松弛參數(shù)，B為第二松弛參數(shù)；E為彈性模量；th為蠕變疲勞保持時(shí)間；df=1α·(Δϵp)β---(2);]]>df為疲勞損傷，α為第一線性回歸參數(shù)，β為第二線性回歸參數(shù)，以應(yīng)變百分比數(shù)值為橫軸，應(yīng)力為縱軸作一應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖可如圖2所示，顯示了某一個(gè)周次下的蠕變疲勞試驗(yàn)中的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。請(qǐng)繼續(xù)參加圖1，其中，失效應(yīng)變能密度wf與非彈性應(yīng)變能密度耗散率之間的函數(shù)關(guān)系表示為公式(9)：wf=D·w·inn1---(9);]]>D為第一線性回歸參數(shù)，為非彈性應(yīng)變能密度耗散率，n1為第一線性回歸冪指數(shù)，其中，wf＝σ·εf(10)；w·in=σ·ϵftR---(11);]]>其中，σ表示蠕變?cè)囼?yàn)中施加的應(yīng)力水平，εf表示蠕變?cè)囼?yàn)中獲取的蠕變延性，tR表示蠕變?cè)囼?yàn)中獲取的蠕變斷裂時(shí)間。然后，進(jìn)行S3步驟：根據(jù)各周次的蠕變損傷dc計(jì)算第n周次時(shí)的累積蠕變損傷Dc(n)和第n周次時(shí)的累積疲勞損傷Df(n)，n為大于0的自然數(shù)；具體地，根據(jù)公式(3)計(jì)算第n周次時(shí)的累積蠕變損傷Ｄc（n)和第n周次時(shí)的累積疲勞損傷Df(n)：{Dc(n)=Σi=1ndc(i)Df(n)=Σi=1ndf(i)---(3);]]>其中，dc(i)為第i周次的蠕變損傷，df(i)為第i周次的疲勞損傷，i為大于零的自然數(shù)。之后，進(jìn)行S4步驟：根據(jù)第n周次時(shí)的累積蠕變損傷Dc(n)和第n周次時(shí)的累積疲勞損傷Df(n)繪制一蠕變疲勞損傷交互圖。最后，進(jìn)行S5步驟：結(jié)合蠕變疲勞損傷交互圖和至少一損傷累積法則評(píng)估目標(biāo)材料的實(shí)時(shí)累積損傷情況。其中，損傷累積法則包括一線性損傷累積法則，線性損傷累積法則的數(shù)學(xué)表達(dá)式為公式(4)：Dc+Df＝1(4)；其中，Dc為累積蠕變損傷，Df為累積疲勞損傷，當(dāng)公式(4)成立時(shí)判定目標(biāo)材料失效。損傷累積法則還包括一雙線性損傷累積法則，雙線性損傷累積法則的數(shù)學(xué)表達(dá)式為公式(5)：其中，雙線性損傷累積法則的折點(diǎn)坐標(biāo)為當(dāng)公式(5)成立時(shí)判定目標(biāo)材料失效。損傷累積法則還包括一簡(jiǎn)化的非線性累積損傷法則，簡(jiǎn)化的非線性累積損傷法則的數(shù)學(xué)表達(dá)式為公式(6)：Dcm+Dfm＝1(6)；其中，m為簡(jiǎn)化的非線性損傷累積法則系數(shù)，當(dāng)公式(6)成立時(shí)判定目標(biāo)材料失效。針對(duì)不同的材料、部件以及設(shè)計(jì)要求，選取不同的非線性損傷累積法則，根據(jù)美國(guó)ASME以及英國(guó)R5準(zhǔn)則，越是重要的部件以及苛刻的設(shè)計(jì)要求，所選取的損傷累積法則越是保守，當(dāng)進(jìn)行累積損傷的評(píng)估時(shí)，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以表示在在蠕變疲勞損傷交互圖中。請(qǐng)參閱圖3，圖示了一種在自然坐標(biāo)損傷交互圖中的線性損傷累積法則、雙線性損傷累積法則以及簡(jiǎn)化的累積損傷法則示意圖。本發(fā)明的一種材料的蠕變疲勞實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估方法基于線性損傷累積準(zhǔn)則，結(jié)合應(yīng)變能密度耗散的概念，并引用蠕變疲勞損傷交互設(shè)計(jì)圖。不同于時(shí)間分?jǐn)?shù)法和延性耗竭法，該方法主要以失效應(yīng)變能密度wf和非彈性應(yīng)變能耗散率為基本參量，并且修正了每周次疲勞損傷df的表達(dá)式。通過(guò)蠕變疲勞損傷交互圖，該方法能夠?qū)崟r(shí)評(píng)估材料的累積損傷，也可以直觀觀察材料剩余的蠕變疲勞持久性能。以下實(shí)施例1～3中，采用本發(fā)明的材料蠕變疲勞實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估方法對(duì)650℃下的高溫鎳基GH4169超合金進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)10個(gè)應(yīng)力水平，650℃下的不同應(yīng)力水平下高溫蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果，并利用公式(9)～(11)求出的純?nèi)渥冊(cè)囼?yàn)中的三個(gè)參數(shù)：σ蠕變?cè)囼?yàn)中施加的應(yīng)力水平，εf蠕變?cè)囼?yàn)中獲取的蠕變延性，tR蠕變?cè)囼?yàn)中獲取的蠕變斷裂時(shí)間。如圖4所示；通過(guò)2個(gè)應(yīng)變水平，650℃下的不同應(yīng)變水平的應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果，求出公式(7)中應(yīng)力松弛公式中的兩個(gè)參數(shù)A和B，如圖5所示；通過(guò)4個(gè)應(yīng)變水平，650℃下的不同應(yīng)變幅下的純疲勞試驗(yàn)，求出式(2)中每周次疲勞損傷df的兩個(gè)參數(shù)α和β。如圖6所示。另外，該材料在650℃下的彈性模量為161.64MPa。實(shí)施例1：選取數(shù)據(jù)為總應(yīng)變范圍為2.0％，在應(yīng)變最大處的保載時(shí)間為120s，溫度為650℃下的軸向等幅蠕變疲勞交互試驗(yàn)，參照標(biāo)準(zhǔn)為GB/T15248-2008《金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法》。其蠕變疲勞實(shí)驗(yàn)壽命為255周次，實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估所用的參數(shù)包括：失效應(yīng)變能密度wf、非彈性應(yīng)變能密度耗散率蠕變?cè)囼?yàn)中施加的應(yīng)力水平σ、時(shí)間t、疲勞壽命參數(shù)N0、塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp，各參數(shù)的關(guān)系請(qǐng)參閱圖4、圖5和圖6。實(shí)驗(yàn)中可得塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp、最大應(yīng)力σ0以及平均應(yīng)力σm隨著循環(huán)周次n的變化，根據(jù)公式(1)依次計(jì)算每個(gè)周次的蠕變損傷dc，根據(jù)公式(2)依次計(jì)算每個(gè)周次的疲勞損傷df，然后根據(jù)公式(3)計(jì)算循環(huán)至某個(gè)周次n的累積損傷，其中，第n周次時(shí)的累積蠕變損傷Dc(n)表示為在損傷交互圖中某個(gè)周次n的縱坐標(biāo)，第n周次時(shí)的累積疲勞損傷Df(n)表示為損傷交互圖中的橫坐標(biāo)。每個(gè)循環(huán)周次坐標(biāo)點(diǎn)在蠕變疲勞損傷交互圖中所連成軌跡線則為該材料在該工況下實(shí)時(shí)的累積損傷，當(dāng)軌跡線與損傷累積法則線相交時(shí)，則判定為在該工況、該設(shè)計(jì)準(zhǔn)則下材料失效，即不能進(jìn)行實(shí)際工況的服役。在科學(xué)研究中，一般采用經(jīng)典的線性損傷累積法則進(jìn)行壽命評(píng)估和預(yù)測(cè)。但是在實(shí)際工程運(yùn)用中，雙線性損傷準(zhǔn)則考慮了蠕變疲勞的交互作用，這使得該準(zhǔn)則更為保守也更加適用于工程。在核電以及壓力管道領(lǐng)域中，雙線性損傷準(zhǔn)則得到廣泛使用。21世紀(jì)以來(lái)，英國(guó)能源科技評(píng)估研究小組提出了簡(jiǎn)化的損傷累積法則，它因更為保守、更為簡(jiǎn)明的表達(dá)而被廣泛認(rèn)可。依據(jù)美國(guó)ASME和英國(guó)R5準(zhǔn)則，這里給出的公式(5)中雙線性累積損傷法則的折點(diǎn)推薦坐標(biāo)值為(0.3,0.3)，公式(6)中簡(jiǎn)化的非線性損傷累積法則的系數(shù)m＝0.576。圖7表示了本實(shí)例中在蠕變疲勞損傷交互途中實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估的結(jié)果，其中，黑點(diǎn)表示選取的某個(gè)循環(huán)周次n的累積損傷(Df(n),Dc(n))的位置。已知實(shí)驗(yàn)失效時(shí)的壽命為255周次，在放大圖中可以看出，公式(4)中線性損傷累積法則計(jì)算失效時(shí)的壽命為236周次，公式(5)中雙線性損傷累積法則計(jì)算失效時(shí)的壽命為226周次，公式(6)中簡(jiǎn)化的非線性損傷累積法則計(jì)算失效時(shí)的壽命為197周次。結(jié)果顯示，預(yù)估的壽命較為準(zhǔn)確并且均略微保守。實(shí)施例2：選取數(shù)據(jù)為總應(yīng)變范圍為1.6％，在應(yīng)變最大處的保載時(shí)間為1800s，溫度為650℃下的軸向等幅蠕變疲勞交互試驗(yàn)，參照標(biāo)準(zhǔn)為GB/T15248-2008《金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法》。其蠕變疲勞實(shí)驗(yàn)壽命為353周次，實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估所用的參數(shù)包括：失效應(yīng)變能密度wf、非彈性應(yīng)變能密度耗散率蠕變?cè)囼?yàn)中施加的應(yīng)力水平σ、時(shí)間t、疲勞壽命參數(shù)N0、塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp，各參數(shù)的數(shù)值請(qǐng)參閱圖4、圖5和圖6。實(shí)驗(yàn)中可得塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp、最大應(yīng)力σ0以及平均應(yīng)力σm隨著循環(huán)周次n的變化，根據(jù)公式(1)依次計(jì)算每個(gè)周次的蠕變損傷dc，根據(jù)公式(2)依次計(jì)算每個(gè)周次的疲勞損傷df，然后根據(jù)公式(3)計(jì)算循環(huán)至某個(gè)周次n的累積損傷，其中，第n周次時(shí)的累積蠕變損傷Dc(n)表示為在損傷交互圖中某個(gè)周次n的縱坐標(biāo)，第n周次時(shí)的累積疲勞損傷Df(n)表示為損傷交互圖中的橫坐標(biāo)。每個(gè)循環(huán)周次坐標(biāo)點(diǎn)在蠕變疲勞損傷交互圖中所連成軌跡線則為該材料在該工況下實(shí)時(shí)的累積損傷，當(dāng)軌跡與損傷累積法則線相交時(shí)，則判定為在該工況下材料發(fā)生失效，即不能進(jìn)行實(shí)際工況的服役。依據(jù)美國(guó)ASME和英國(guó)R5準(zhǔn)則，這里給出的公式(5)中雙線性累積損傷法則的折點(diǎn)坐標(biāo)為(0.3,0.3)，公式(6)中簡(jiǎn)化的非線性損傷累積法則的系數(shù)n＝0.576。圖8表示了本實(shí)例中在蠕變疲勞損傷交互途中實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估的結(jié)果，其中，黑點(diǎn)表示選取的某個(gè)循環(huán)周次n的累積損傷(Df(n),Dc(n))的位置。已知實(shí)驗(yàn)失效時(shí)的壽命為353周次，在放大圖中可以看出，在實(shí)際材料失效時(shí)并未達(dá)到公式(4)中的線性損傷累積法則的實(shí)現(xiàn)，這表示線性損傷累積法則并不保守，但若是按照累積損傷軌跡線的趨勢(shì)來(lái)看，失效時(shí)的壽命約為411周次，公式(5)中雙線性損傷累積法則計(jì)算失效時(shí)的壽命為296周次，公式(6)中簡(jiǎn)化的非線性損傷累積法則與公式(5)的計(jì)算結(jié)果非常接近，為295周次。結(jié)果顯示，預(yù)估的壽命較為準(zhǔn)確，但是運(yùn)用線性累積損傷法則會(huì)使得結(jié)果略微保守，而雙線性累積損傷法則和簡(jiǎn)化的非線性損傷累積法則依然使得結(jié)果略微保守。實(shí)施例3：選取數(shù)據(jù)為總應(yīng)變范圍為1.0％，在應(yīng)變最大處的保載時(shí)間為300s，溫度為650℃下的軸向等幅蠕變疲勞交互試驗(yàn)。其蠕變疲勞實(shí)驗(yàn)壽命為2862周次，實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估所用的參數(shù)包括：失效應(yīng)變能密度wf、非彈性應(yīng)變能密度耗散率蠕變?cè)囼?yàn)中施加的應(yīng)力水平σ、時(shí)間t、疲勞壽命參數(shù)N0、塑性應(yīng)變范圍參數(shù)Δεp，各參數(shù)的數(shù)值請(qǐng)參閱圖4、圖5和圖6。實(shí)驗(yàn)中可得塑性應(yīng)變范圍Δεp、最大應(yīng)力σ0以及平均應(yīng)力σm隨著循環(huán)周次n的變化，根據(jù)公式(1)依次計(jì)算每個(gè)周次的蠕變損傷dc，根據(jù)公式(2)依次計(jì)算每個(gè)周次的疲勞損傷df，然后根據(jù)公式(3)計(jì)算循環(huán)至某個(gè)周次n的累積損傷，其中，第n周次時(shí)的累積蠕變損傷Dc(n)表示為在損傷交互圖中某個(gè)周次n的縱坐標(biāo)，第n周次時(shí)的累積疲勞損傷Df(n)表示為損傷交互圖中的橫坐標(biāo)。每個(gè)循環(huán)周次坐標(biāo)點(diǎn)在蠕變疲勞損傷交互圖中所連成軌跡線則為該材料在該工況下實(shí)時(shí)的累積損傷，當(dāng)軌跡線與損傷累積法則線相交時(shí)，則判定為在該工況下材料發(fā)生失效，即不能進(jìn)行實(shí)際工況的服役。依據(jù)美國(guó)ASME和英國(guó)R5準(zhǔn)則，這里給出的公式(5)中雙線性累積損傷法則的折點(diǎn)推薦坐標(biāo)值為(0.3,0.3)，公式(6)中簡(jiǎn)化的非線性損傷累積法則的系數(shù)n＝0.576。圖9表示了本實(shí)例中在蠕變疲勞損傷交互途中實(shí)時(shí)損傷累積評(píng)估的結(jié)果，其中，黑點(diǎn)表示選取的某個(gè)循環(huán)周次n的累積損傷(Df(n),Dc(n))的位置。由于在小應(yīng)變范圍的工況，每個(gè)循環(huán)貢獻(xiàn)的損傷數(shù)值較小，因此在30周及以下的累積損傷尚未達(dá)到10-4，超出了圖9的橫縱坐標(biāo)范圍，故這里標(biāo)出的累積損傷從第40周開(kāi)始。已知實(shí)驗(yàn)失效時(shí)的壽命為2862周次，在放大圖中可以看出，公式(4)中線性損傷累積法則計(jì)算失效時(shí)的壽命為2661周次，公式(5)中雙線性損傷累積法則計(jì)算失效時(shí)的壽命為2037周次，公式(6)中簡(jiǎn)化的非線性損傷累積法則計(jì)算失效時(shí)的壽命為1815周次。結(jié)果顯示，預(yù)估的壽命較為準(zhǔn)確并且均略微保守。以上記載的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實(shí)施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán)利要求書及說(shuō)明書內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3