本申請(qǐng)涉及高溫設(shè)備壽命預(yù)測(cè)，特別是涉及一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在新能源電池、航空航天、機(jī)械化工等領(lǐng)域，大量機(jī)械設(shè)備如燃?xì)鈾C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、換熱器、鋰電池以及燃料電池等，長(zhǎng)期工作于高溫高壓極端環(huán)境，工作過(guò)程不僅要承受穩(wěn)態(tài)工作時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力及其導(dǎo)致的蠕變損傷，同時(shí)也要承受啟停時(shí)交變應(yīng)力帶來(lái)的疲勞損傷。這種蠕變-疲勞交互作用是高溫設(shè)備失效的主要原因之一，因此，掌握高溫設(shè)備材料在工作過(guò)程中的蠕變-疲勞失效行為，了解其壽命的變化規(guī)律，對(duì)于其長(zhǎng)周期可靠性設(shè)計(jì)及安全運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法及系統(tǒng)，可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)高溫設(shè)備材料的蠕變-疲勞壽命。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，包括：

4、獲取若干個(gè)完全相同的高溫設(shè)備材料；

5、基于相同的溫度工況，對(duì)高溫設(shè)備材料分別進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)、疲勞試驗(yàn)和蠕變-疲勞交互試驗(yàn)，得到蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果、疲勞試驗(yàn)結(jié)果和蠕變-疲勞交互試驗(yàn)結(jié)果；

6、根據(jù)所述蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果，建立應(yīng)力松弛公式；所述應(yīng)力松弛公式用于計(jì)算應(yīng)變保持初期修正臨界非彈性應(yīng)變率后的臨界應(yīng)力；

7、根據(jù)所述疲勞試驗(yàn)結(jié)果，建立失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程；所述失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程用于計(jì)算修正后的非彈性應(yīng)變能密度耗散率以及逐周次下的蠕變損傷；

8、根據(jù)所述蠕變-疲勞交互試驗(yàn)結(jié)果，建立凈拉伸滯后能疲勞損傷方程；所述凈拉伸滯后能疲勞損傷方程用于計(jì)算逐周次疲勞損傷；

9、根據(jù)線性累積損傷法則，基于應(yīng)力松弛公式、失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程和凈拉伸滯后能疲勞損傷方程，確定高溫設(shè)備材料在蠕變-疲勞交互作用下的蠕變-疲勞壽命。

10、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定系統(tǒng)，包括：

11、材料獲取模塊，用于獲取若干個(gè)完全相同的高溫設(shè)備材料；

12、試驗(yàn)?zāi)K，用于基于相同的溫度工況，對(duì)高溫設(shè)備材料分別進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)、疲勞試驗(yàn)和蠕變-疲勞交互試驗(yàn)，得到蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果、疲勞試驗(yàn)結(jié)果和蠕變-疲勞交互試驗(yàn)結(jié)果；

13、應(yīng)力松弛公式構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果，建立應(yīng)力松弛公式；所述應(yīng)力松弛公式用于計(jì)算應(yīng)變保持初期修正臨界非彈性應(yīng)變率后的臨界應(yīng)力；

14、失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述疲勞試驗(yàn)結(jié)果，建立失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程；所述失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程用于計(jì)算修正后的非彈性應(yīng)變能密度耗散率以及逐周次下的蠕變損傷；

15、凈拉伸滯后能疲勞損傷方程構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述蠕變-疲勞交互試驗(yàn)結(jié)果，建立凈拉伸滯后能疲勞損傷方程；所述凈拉伸滯后能疲勞損傷方程用于計(jì)算逐周次疲勞損傷；

16、壽命計(jì)算模塊，用于根據(jù)線性累積損傷法則，基于應(yīng)力松弛公式、失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程和凈拉伸滯后能疲勞損傷方程，確定高溫設(shè)備材料在蠕變-疲勞交互作用下的蠕變-疲勞壽命。

17、根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請(qǐng)公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

18、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法及系統(tǒng)，該方法包括：獲取若干組完全一致的高溫設(shè)備材料樣本；在相同的溫度工況下，對(duì)這些高溫設(shè)備材料樣本分別執(zhí)行蠕變?cè)囼?yàn)、疲勞試驗(yàn)以及蠕變-疲勞交互試驗(yàn)，以獲得相應(yīng)的蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)、疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)和蠕變-疲勞交互試驗(yàn)數(shù)據(jù)；依據(jù)所得蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建應(yīng)力松弛公式；該應(yīng)力松弛公式用于計(jì)算經(jīng)過(guò)初期修正臨界非彈性應(yīng)變率后的臨界應(yīng)力值；依據(jù)疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程；該擬合方程用于計(jì)算修正后的非彈性應(yīng)變能密度耗散率以及逐周次的蠕變損傷；依據(jù)蠕變-疲勞交互試驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建凈拉伸滯后能疲勞損傷方程；該方程用于計(jì)算逐周次的疲勞損傷；基于線性累積損傷法則，結(jié)合應(yīng)力松弛公式、失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程和凈拉伸滯后能疲勞損傷方程，確定高溫設(shè)備材料在蠕變-疲勞交互作用下的蠕變-疲勞壽命。本申請(qǐng)通過(guò)修正確定蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率的方法，以更精確地區(qū)分無(wú)效蠕變損傷階段和有效蠕變損傷階段，通過(guò)修正后的逐周次蠕變-疲勞損傷累積，進(jìn)一步減少了現(xiàn)有蠕變-疲勞壽命預(yù)測(cè)方法對(duì)高溫設(shè)備材料蠕變-疲勞壽命預(yù)測(cè)結(jié)果過(guò)于保守的缺陷，從而更加精確地預(yù)測(cè)高溫設(shè)備材料的蠕變-疲勞壽命。

技術(shù)特征：

1.一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，其特征在于，所述一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，其特征在于，所述應(yīng)力松弛公式具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，其特征在于，所述應(yīng)變保持初期修正臨界非彈性應(yīng)變率后的臨界應(yīng)力的計(jì)算公式，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，其特征在于，所述失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程，具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，其特征在于，計(jì)算所述修正后的非彈性應(yīng)變能密度耗散率以及逐周次下的蠕變損傷的計(jì)算公式，具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，其特征在于，所述逐周次疲勞損傷的計(jì)算公式，具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，其特征在于，根據(jù)線性累積損傷法則，基于應(yīng)力松弛公式、失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程和凈拉伸滯后能疲勞損傷方程，確定高溫設(shè)備材料在蠕變-疲勞交互作用下的蠕變-疲勞壽命，具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，其特征在于，所述高溫設(shè)備材料包括p92馬氏體鋼材料、gh4169鎳基合金材料、304ss不銹鋼材料、crofer?22apu不銹鋼材料和inconel?625inconel625擴(kuò)散焊接接頭。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法，其特征在于，所述疲勞試驗(yàn)和蠕變-疲勞交互試驗(yàn)的加載幅值和加載速率相同。

10.一種蠕變-疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種蠕變?疲勞損傷過(guò)程中臨界非彈性應(yīng)變率確定方法及系統(tǒng)，涉及高溫設(shè)備壽命預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括獲取若干個(gè)高溫設(shè)備材料；基于相同的溫度工況，對(duì)高溫設(shè)備材料分別進(jìn)行蠕變、疲勞和蠕變?疲勞交互試驗(yàn)，得到蠕變?cè)囼?yàn)、疲勞試驗(yàn)和蠕變?疲勞交互試驗(yàn)結(jié)果；根據(jù)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果，建立應(yīng)力松弛公式；根據(jù)疲勞試驗(yàn)結(jié)果，建立失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程；根據(jù)蠕變?疲勞交互試驗(yàn)結(jié)果，建立凈拉伸滯后能疲勞損傷方程；根據(jù)線性累積損傷法則，基于應(yīng)力松弛公式、失效非彈性應(yīng)變能密度擬合方程和凈拉伸滯后能疲勞損傷方程，確定高溫設(shè)備材料在蠕變?疲勞壽命。本申請(qǐng)可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)高溫設(shè)備材料的蠕變?疲勞壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：張玉財(cái),郭四棟,蔣文春,宋明,張顯程,涂善東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2