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专利号: 2023108696053
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种小角度取向偏差影响下镍基单晶高温蠕变寿命预测方法,其特征在于,包括:根据镍基单晶蠕变试样的尺寸,在有限元计算软件中建立圆棒模型,采用六面体单元进行网格划分;

基于晶体塑性理论建立镍基单晶本构方程,所述镍基单晶本构方程包括考虑取向偏差的变形方程和考虑取向偏差的损伤方程;

结合三维有限元圆棒模型和所述镍基单晶本构方程,进行圆棒模型的蠕变有限元模拟计算;

根据所述蠕变有限元模拟计算的结果,建立蠕变时间‑应变曲线并预测蠕变寿命;

其中,考虑取向偏差的变形方程为:;

其中, 为粘塑性应变;为镍基单晶材料的滑移系; 为镍基单晶材料的滑移系 的蠕变剪应变率; 为镍基单晶材料的滑移系 的初始蠕变剪应变率; 为镍基单晶材料的滑移系 的等效分切应力; 为位错滑移的热滑移阻力; 为各向同性硬化; 为随动强化,也是背应力;A是蠕变参数,T为温度,K为Boltzmann(波尔兹曼)常数;Q为激活能;

(α)

为镍基单晶材料的滑移系 取向因子;且 ,m 为镍基(α)

单晶材料的滑移系α的滑移方向,n 为镍基单晶材料的滑移系α中滑移面的单位法向量;

其中,考虑取向偏差的损伤方程为:;

其中,为镍基单晶材料损伤;是加权系数,取决于材料特性和蠕变条件; 为微观结构劣化的损伤方程; 为微孔洞和微裂纹引起的损伤; 为损伤参数; 和r是微观结构影响的材料因子; 是初始损伤率,取决于镍基单晶的初始孔隙率; 为稳态蠕变率;x为应力敏感系数; 为与温度相关的蠕变参数; 为参考分切应力,代表滑移系的硬化规律;

所述晶体塑性理论的方程包括:;

其中,式中σ( )为晶轴系下的应力张量, 为镍基单晶材料的滑移系α取向因子;其中,

(α) (α)

m 为镍基单晶材料的滑移系α的滑移方向,n 为镍基单晶材料的滑移系α中滑移面的单位法向量;

考虑取向偏差的实际应力张量σ,表达为:;

其中,σapplied为施加应力,当应力仅沿x轴施加时,单轴拉伸蠕变的施加应力表示为。

2.根据权利要求1所述的蠕变寿命预测方法,其特征在于,在建立三维有限元圆棒模型之前,将试样的极坐标(ρ,φ)转化为方位(u,v,w)。