一种高温多轴谱载下低周蠕变-疲劳寿命评估方法技术

一种高温多轴谱载下低周蠕变-疲劳寿命评估方法，该方法的步骤为：读取多轴载荷谱数据块内应力应变历程，求等效应变，进行载荷历程整理；采用相对等效应变多轴计数方法提取反复；采用统一的多轴疲劳损伤寿命预测模型求每个反复的疲劳损伤；疲劳损伤累计，求总疲劳损伤；利用原载荷历程求等效蠕变应力；结合蠕变持久方程，根据等效蠕变应力和应力历程求蠕变损伤Dc；求高温下该多轴载荷谱块造成总损伤D；估算多轴蠕变-疲劳寿命。该方法对多轴应力下疲劳损伤和多轴应力下的蠕变损伤在整个载荷谱数据块内分别计算，疲劳损伤计算采用常温下的疲劳材料常数，蠕变损伤计算采用规范推荐的持久方程材料常数，通过试验验证取得较好的预测效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，该方法的步骤为：读取多轴载荷谱数据块内应力应变历程，求等效应变，进行载荷历程整理；采用相对等效应变多轴计数方法提取反复；采用统一的多轴疲劳损伤寿命预测模型求每个反复的疲劳损伤；疲劳损伤累计，求总疲劳损伤；利用原载荷历程求等效蠕变应力；结合蠕变持久方程，根据等效蠕变应力和应力历程求蠕变损伤Dc；求高温下该多轴载荷谱块造成总损伤D；估算多轴蠕变-疲劳寿命。该方法对多轴应力下疲劳损伤和多轴应力下的蠕变损伤在整个载荷谱数据块内分别计算，疲劳损伤计算采用常温下的疲劳材料常数，蠕变损伤计算采用规范推荐的持久方程材料常数，通过试验验证取得较好的预测效果。【专利说明】
本专利技术涉及疲劳强度领域，特指高温条件下多轴块载低周蠕变-疲劳寿命评估方法。
技术介绍
高温蠕变疲劳强度设计是航空发动机、燃气涡轮机等高温部件强度设计的重要内容。实际服役中的零件设备所承受的载荷形式是复杂多样的，在设计阶段不可能完全再现实际的服役载荷历程，而采用载荷谱块对零部件载荷进行模拟就成为零件疲劳强度设计不可缺少的手段，蠕变疲劳是制约航空发动机、燃气涡轮机等高温零部件的重要原因，因而块载下低周多轴蠕变-疲劳损伤估算和寿命预测在这些高温部件设计中取得广泛的应用。目前高温蠕变疲劳损伤和寿命预测模型多见于单轴应力下的疲劳和蠕变强度设计，而实际服役的高温部件往往是在多轴载荷作用下服役，传统的单轴疲劳和单轴蠕变的理论往往不能很好的满足这些高温部件强度设计的需要。因此高温多轴块载条件下蠕变疲劳损伤和寿命预测的研究具有重要的研究价值。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对高温低周疲劳强度设计的要求，提出高温多轴谱载下低周蠕变_疲劳寿命评估方法。本专利技术所提供的，其步骤为:1、，该步骤包括如下，步骤I):读取多轴谱载数据块内应力应变历程数据，利用Mises准则求出各点的等效应变ε w，将载荷谱从最大等效应变处断开，并将该点前载荷历程数据移至载荷历程最后，得到新的载荷历程；Mises 等效应变为【权利要求】1.，其特征在于:步骤如下， 步骤I):读取多轴谱载数据块内应力应变历程数据，利用Mises准则求出各点的等效应变ε <将载荷谱从最大等效应变处断开，并将该点前载荷历程数据移至载荷历程最后，得到新的载荷历程； Mises 等效应变为 2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤5)中蠕变应力的确定，采用相邻点等效应力均值的一半，即 3.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤6)中以相邻两数据点的时间间隔作为蠕变损伤计算时间，累加整个载荷历程各点蠕变损伤计算整个载荷块所造成的蠕变损伤，而不需要在每个反复内计算蠕变损伤。【文档编号】G01N3/18GK103926152SQ201410140477【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日 【专利技术者】尚德广, 郭振坤, 王晓玮, 陶志强, 王聪, 刘凤珠 申请人:北京工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温多轴谱载下低周蠕变‑疲劳寿命评估方法，其特征在于：步骤如下，步骤1）：读取多轴谱载数据块内应力应变历程数据，利用Mises准则求出各点的等效应变εeq，将载荷谱从最大等效应变处断开，并将该点前载荷历程数据移至载荷历程最后，得到新的载荷历程；Mises等效应变为ϵeq=23(ϵx-ϵy)2+(ϵy-ϵz)2+(ϵz-ϵx)2+32(γxy2+γyz2+γzx2)]]>其中εx,εy,εz分别为x、y、z方向正应力γxy,γyz,γzx分别为xy、yz、zx平面上的剪应力，εx,εy,εz和γxy,γyz,γzx从多轴谱载数据块内读取，εeq为Mises等效应力；步骤2）：利用相对应变多轴计数方法，对载荷历程进行计数，计出载荷历程中所有反复；步骤3）：依据统一的多轴疲劳寿命预测模型，对每个反复计算其造成的疲劳损伤；统一的多轴疲劳寿命预测模型为：Δϵeqcr2=[ϵn*2+13(Δγmax/2)2]1/2]]>Δϵeqcr2=σ'fE(2Nf)b+ϵ'f(2Nf)c]]>求出损伤D·f=1/Nf]]>其中Δγmax为该反复内最大剪应变范围平面上的最大剪应变范围，为Δγmax所在面上该反复内正应变幅度，为多轴载荷下的等效应变幅，依据历程数据得出，σ'f为疲劳强度系数，E为弹性模量，b为疲劳强度指数，ε'f为疲劳塑性系数，c为疲劳塑性指数，σ'f、E、b、c、ε'f为材料基础参数，可以从材料手册获取，Nf为材料经历该反复历程的寿命，为材料经历该反复造成的损伤；步骤4）：累加每个反复造成疲劳损伤，求出总疲劳损伤Df；Df=ΣD·f]]>其中Df为经历一个载荷谱块对材料造成的损伤,为每个反复对材料造成的损伤；步骤5）：利用原载荷历程数据和求出的各点等效应力，以以该点和相邻下一点的平均等效应力的一半作为蠕变应力σ；σ=σeq|n=n0+σeq|n=n0+14]]>其中σeq=12(<σx>-<σy>)2+(<σy>-<σz>)2+(<σz>-<σx>)2+6(τxy2+τyz2+τzx2)]]>其中<>为MacCauley符号，表示当括号内数大于等于零，取原数值，小于零取0；σx,σy,σz分别为x，y，z方向的正应力；τxy,τyz,τzx分别为xy，yz，zx平面上的剪应力，σx,σy,σz,τxy,τyz,τzx从载荷历程块内获取；σeq为等效应力；步骤6）：以相邻两数据点的时间间隔为该点蠕变时间t'，根据蠕变持久方程计算所有各点的蠕变损伤，并累加求蠕变损伤Dc；持久方程lgt＝b1+b2T+b3x/T+b4x2/T+b5x3/T其中t为在该温度该应力作用下材料可以经受的持续时间，中间变量T的计算方法为T＝(9θ/5+32)+460，中间变量x＝lgσ，σ为步骤5）求出的蠕变应力,b1、b2、b3、b4、b5为材料常数，从材料手册获取，θ为温度，由此可以计算该点蠕变损伤其中t'为从该点到相邻点的时间间隔，为该应力下该持续时间造成的蠕变损伤整个载荷块损伤为Dc为一个载荷块作用下造成的总蠕变损伤；步骤7）：将步骤4）得到的疲劳损伤Df和步骤6）得到的蠕变损伤Dc相加，求出该载荷块施加一次造成的总损伤D；D=Dc+DfD即为高温条件下一个多轴载荷谱块作用的总蠕变‑疲劳损伤；步骤8）：估算蠕变‑疲劳寿命；N＝1/DN为蠕变‑疲劳寿命，即在该载荷块重复作用下直至材料破坏所可以经历的块数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尚德广，郭振坤，王晓玮，陶志强，王聪，刘凤珠，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11