损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算方法及系统，涉及蠕变

【技术实现步骤摘要】
损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及蠕变
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疲劳数值模拟
，特别是涉及一种损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算方法及系统。

技术介绍

[0002]随着断裂力学和疲劳理论的发展，以及对机械部件在高温环境下的失效分析，学者们逐渐认识到高温部件的失效不是由纯疲劳损伤引起的。而失效主要是由疲劳载荷与高温环境的相互作用引起的，疲劳损伤与高温蠕变的相互作用增加了构件损伤的风险。随着保温时间的增加，失效模式由穿晶裂纹疲劳模式转变为穿晶与沿晶裂纹混合模式。这导致高温组件的剩余寿命大幅减少；因此，蠕变
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疲劳损伤和蠕变
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疲劳裂纹扩展是结构完整性设计的主要关注点。
[0003]对裂纹进行评定时，比较常用的研究手段有实验法和有限元模拟法。但裂纹扩展实验具有成本高、耗费长等缺点，且往往需要从结构中进行取样，这对结构本身就是一种损害。随着计算机技术的发展，有限元模拟法越来越显示出其优越性，已成为研究构件裂纹扩展的有效工具。有限元方法已经很好地模拟了常温疲劳裂纹扩展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：建立有限元模型，并输入材料的本构参数；对所述有限元模型进行计算，确定蠕变
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疲劳载荷下的循环应力、应变状态；基于所述循环应力和应变状态计算每周次循环产生的疲劳损伤和蠕变损伤计算前i个周次的疲劳损伤和蠕变损伤积累判断所有网格的蠕变
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疲劳损伤累积值是否小于预设阈值；若小于，则返回“对所述有限元模型进行计算，确定蠕变
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疲劳载荷下的循环应力、应变状态”继续进行有限元计算和蠕变
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疲劳损伤累积，直到所有网格中其中一个网格的蠕变
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疲劳损伤累积值大于或等于预设阈值，判定该网格无法继续承载蠕变
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疲劳载荷，该网格失效，裂纹扩展了一个网格。2.根据权利要求1所述的损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算方法，其特征在于，所述疲劳损伤的计算公式为：所述疲劳损伤的计算公式为：其中，τ
max
和σ
n,max
分别是最大剪切应力和最大正应力，Δγ/2和Δε/2分别是剪切应变幅和正应变幅，τ'
f
和γ'
f
分别是剪切疲劳强度和延性常数，σ'
f
是疲劳强度常数，G是剪切模量，b0和c0分别是关于疲劳强度和延展性的两个指数。3.根据权利要求1所述的损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算方法，其特征在于，所述蠕变损伤的计算公式为：其中，第j个循环的蠕变应变能密度率，w
c,crit
为无蠕变区的临界应变能密度，λ
c
和n
c
为两个材料参数，和分别为峰值应力大小和平均应力大小，为第j循环的塑性应变范围，σ
(j)
表示第j循环中保载时间的应力松弛函数，A
c
和B
c
为两个依赖于应力松弛曲线的材料参数，E
(j)
为第j个循环中的杨氏模量。4.根据权利要求1所述的损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算方法，其特征在于，所述预设阈值为0.99。5.根据权利要求1所述的损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算方法，其特征在于，所述建立有限元模型，并输入材料的本构参数具体包括以下步骤：获取构件的真实几何形貌；根据所述构件的真实几何形貌，建立相应的有限元模型；添加载荷与边界条件，并将材料对应的本构参数输入模型。
6.一种损伤与断裂耦合的蠕变疲劳裂纹扩展计算系统，其特征在于，所述计算系统包括：有限元模块建立模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张显程，卢荣生，杨杰，谈建平，涂善东，赵宇辰，张丁午，张国栋，夏咸喜，唐敏锦，
申请(专利权)人：中国联合重型燃气轮机技术有限公司苏州热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：