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专利号: 2022112604613
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于蠕变变形机制的高温蠕变寿命预测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:在不同试验温度下,对材料进行不同应力水平的蠕变断裂试验;

S2:根据所述蠕变断裂试验的结果,建立所述材料的稳态/最小蠕变应变率 与应力、温度 之间的函数关系式;

S3:根据上述稳态/最小蠕变应变率 与应力 、温度 之间的函数关系式,得到蠕变应变 随蠕变时间 变化的函数关系;

S4:根据上述蠕变应变 随蠕变时间 变化的函数关系,得到蠕变断裂时间 的计算式,S5:考虑尺寸效应,得到修正后上述蠕变断裂时间 的计算式,S6:采用90%断裂寿命处的应变 作为蠕变延性的延性耗竭法,得到蠕变延性 与稳态/最小蠕变应变率 的函数关系式;

S7:根据所述稳态/最小蠕变应变率 与应力 、温度 之间的函数关系式,所述修正后的蠕变断裂时间 的计算式,所述蠕变延性 与稳态/最小蠕变应变率 的函数关系式,得到蠕变断裂时间 与应力 、温度 的函数关系式,预测所述材料的蠕变寿命;

所述步骤S5中,考虑晶粒尺寸的影响;

所述步骤S6建立的延性耗竭法计算式为:                  (11)。

2.根据权利要求1所述的基于蠕变变形机制的高温蠕变寿命预测方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括如下步骤:S21:采用诺顿幂律方程形式,不同蠕变变形机制下蠕变应变率 与应力 、温度 之间的函数关系表示为:               (1)式(1)中, ;表示晶界滑移蠕变机制, 表示位错滑移蠕变机制,表示位错攀移蠕变机制;表示材料常数, 表示应力指数; 表示蠕变激活能; 表示摩尔气体常数, ;

S22:采用BMD方程,改写式(1),并采用抗拉强度 或弹性模量 规则化应力 ,改写后蠕变应变率 与应力 、温度 之间的函数关系表示为:            (2)

式(2)中, 表示材料常数; 表示扩散系数;表示Boltzmann常数;表示材料在试验温度下的弹性模量;表示柏氏矢量;

S23:各变形机制蠕变速率线性累加,得到稳态/最小蠕变速率 为:         (3)

式(3)中, ;

S24:引入真应力应变关系:

                 (4‑a)                 (4‑b)式(4‑a)、(4‑b)中, 表示名义工程应力,表示工程应变;

S25:考虑位错攀移蠕变变形机制导致的位错增值效应:         (5)

式(5)中,当 时, ; 表示位错增值系数;

S26:根据式(4‑a)、式(5),并利用泰勒级数展开得到:                 (6)式(6)中, 。

3.根据权利要求2所述的基于蠕变变形机制的高温蠕变寿命预测方法,其特征在于,所述步骤S3包括如下步骤:S31:对式(6)积分得到蠕变第二阶段蠕变应变 :            (7)

S32:根据晶界滑移蠕变变形机制下瞬态蠕变计算公式,蠕变应变 随蠕变时间 变化的函数关系表示为:                

(8)

式(8)中, 表示初始弹塑性应变; 表示第一阶段的蠕变应变, ,表示材料常数, 表示晶界滑移机制加工硬化系数; ,当时, , 表示第一阶段蠕变时间。

4.根据权利要求3所述的基于蠕变变形机制的高温蠕变寿命预测方法,其特征在于,所述步骤S4建立的蠕变断裂时间 计算式为:        (9)。

5.根据权利要求4所述的基于蠕变变形机制的高温蠕变寿命预测方法,其特征在于,所述步骤S5建立的蠕变断裂时间 计算式为:具体为:      (10)

式(10)中, , , 为晶

粒尺寸指数。

6.根据权利要求5所述的基于蠕变变形机制的高温蠕变寿命预测方法,其特征在于,所述步骤S7建立的蠕变断裂时间 与应力 、温度 函数关系式为:      (12)。