[發明專利]一種壁厚敏感的鎳基單晶合金不同相位角TMF壽命預測方法在審
| 申請號: | 202210177077.0 | 申請日: | 2022-02-24 |
| 公開(公告)號: | CN114547897A | 公開(公告)日: | 2022-05-27 |
| 發明(設計)人: | 王榮橋;張斌;胡殿印;李明睿 | 申請(專利權)人: | 北京航空航天大學 |
| 主分類號: | G06F30/20 | 分類號: | G06F30/20;G06F17/13;G06F119/04 |
| 代理公司: | 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251 | 代理人: | 安麗;顧煒 |
| 地址: | 100191*** | 國省代碼: | 北京;11 |
| 權利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 敏感 鎳基單晶 合金 不同 相位角 tmf 壽命 預測 方法 | ||
1.一種壁厚敏感的鎳基單晶合金不同相位角TMF壽命預測方法,其特征在于,包括步驟如下:
步驟(1):采用高溫蠕變試驗機開展不同壁厚鎳基單晶合金標準件高溫蠕變試驗,根據蠕變壽命試驗結果建立反映薄壁效應的高溫拉伸導致的時間相關損傷模型;
步驟(2):采用高溫疲勞試驗機開展不同壁厚鎳基單晶合金標準件低循環疲勞試驗,根據低循環疲勞壽命試驗結果建立反映薄壁效應的循環相關損傷模型;
步驟(3):在步驟(2)基礎上,針對不同壁厚鎳基單晶合金標準件,開展只含壓縮保載的蠕變-疲勞試驗,結合試驗結果建立反映薄壁效應的高溫壓縮導致的時間相關損傷模型;
步驟(4):采用有效溫度衡量熱機械疲勞(TMF)試驗中變化的溫度,結合非線性損傷累積理論表征TMF損傷,通過耦合反映薄壁效應的高溫拉伸導致的時間相關損傷模型和反映薄壁效應的循環相關損傷模型表征同相熱機械疲勞(IP-TMF)損傷,通過耦合反映薄壁效應的高溫壓縮導致的時間相關損傷模型和反映薄壁效應的循環相關損傷模型表征反相熱機械疲勞(OP-TMF)損傷;
步驟(5):在步驟(4)基礎上,進一步采用壁厚相關的函數θ描述溫度梯度的影響,建立反映薄壁效應和溫度梯度影響的IP-TMF和OP-TMF損傷模型,實現不同壁厚標準件的IP-TMF和OP-TMF壽命預測。
2.根據權利要求1所述的一種壁厚敏感的鎳基單晶合金不同相位角TMF壽命預測方法,其特征在于:步驟(1)中反映薄壁效應的高溫拉伸導致的時間相關損傷模型在建立過程中將整個標準件分為區域1即材料表面和區域2即材料內部兩部分,其中,區域1的厚度由壁厚最小標準件確定,區域2的厚度為標準件總厚度與區域1厚度之差。
對于區域2,當鎳基單晶合金沿[001]取向或[011]取向時,反映薄壁效應的高溫拉伸導致的時間相關損傷Dt-2表示為:
其中,Dt為整個試件的總損傷,為八面體滑移面最大Schmid應力,m、A、R為溫度相關的材料常數,t為時間;材料常數m、A、R通過擬合壁厚最大的[001]和[011]取向鎳基單晶合金標準件蠕變試驗壽命獲取。對于[111]取向鎳基單晶合金,上式的形式同樣適用,但是模型中的八面體滑移面最大Schmid應力應替換為六面體滑移面最大Schmid應力材料常數m、A、R需要擬合壁厚最大的[111]取向鎳基單晶合金標準件蠕變試驗壽命獲取。
對于區域1,當鎳基單晶合金沿[001]取向或[011]取向時,反映薄壁效應的高溫拉伸導致的時間相關損傷Dt-1表示為:
其中,v為溫度相關的材料常數,材料常數v通過擬合壁厚最小的[001]和[011]取向鎳基單晶合金標準件蠕變試驗壽命獲取。對于[111]取向鎳基單晶合金,上式的形式同樣適用,但是模型中的八面體滑移面最大Schmid應力應替換為六面體滑移面最大Schmid應力材料常數v通過擬合壁厚最小的[111]取向鎳基單晶合金標準件蠕變試驗壽命獲取。
當整個標準件的總損傷達到臨界損傷時試件失效,具有薄壁效應的標準件的損傷過程對應兩種情況:
(1)情況1:區域1和區域2的累積損傷都未達到1
在該情況下,整個標準件的總損傷速率是區域1損傷速率和區域2損傷速率的面積平均值,即:
其中,Dt-1、Dt-2、Dt分別為區域1損傷、區域2損傷和整個標準件的總損傷,S1、S2、S分別為區域1面積、區域2面積和整個標準件總面積,該情況下整個標準件的總損傷Dt對時間的一階導數可進一步表示為:
(2)情況2:區域1的累積損傷達到1,區域2的累積損傷未達到1
在該情況下,整個標準件的損傷過程包括兩個階段:在第一階段,整個標準件的總損傷速率是區域1損傷速率和區域2損傷速率的面積平均值;在第二階段,整個標準件的總損傷速率等于區域2的損傷速率與區域2所占面積比S2/S的乘積,即:
其中,Dt-I是第一階段整個標準件的總損傷,Dt-II是第二階段整個標準件的總損傷。該情況下整個標準件總損傷對時間的一階導數可進一步表示為:
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息,商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于北京航空航天大學,未經北京航空航天大學許可,擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作,請聯系【客服】
本文鏈接:http://www.17sss.com.cn/pat/books/202210177077.0/1.html,轉載請聲明來源鉆瓜專利網。





