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)。