【技术实现步骤摘要】
一种用于马氏体耐热钢蠕变疲劳行为的预测方法及系统
[0001]本专利技术涉及高温蠕变疲劳性能评估
,尤其涉及一种用于马氏体耐热钢蠕变疲劳行为的预测方法及系统。
技术介绍
[0002]随着能源行业的不断发展,运行在高温、高压等环境的火电、核电机组材料将面临更为严苛的使用条件。不断提高机组的运行温度和压力,提升发电效率成为新一代超(超)临界机组的设计目标。通常情况下,材料在承受高温高压环境时会产生一定程度的蠕变损伤。当机组设备进行深度调峰或停机检修时,温度和应力的变化会使机组内部产生一定程度的循环应力,从而产生疲劳损伤。而蠕变疲劳交互作用会加速蠕变损伤和疲劳损伤的累积,从而使材料迅速失效,严重影响了设备的使用寿命和安全性能。因此,火电行业需要对材料的蠕变疲劳性能进行评估和预测,以保证火电设备的安全运行。
[0003]目前,针对蠕变疲劳性能的研究工作,已经具备了许多蠕变疲劳行为预测模型。其中,基于微观结构演化的预测方法,通过对材料的微观结构和变形机制进行研究,提高了对材料蠕变疲劳行为的理解和预测精度。然而,在实际应用 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于马氏体耐热钢蠕变疲劳行为的预测方法,其特征在于,包括以下步骤:通过采集所述含铜马氏体耐热钢在试验过程中的微观结构演化,获取各个基于微观组织演化的循环强度变化率,并计算所述含铜马氏体耐热钢在位错攀移硬质相时的蠕变速率,以及在循环载荷条件下的位错密度;基于所述循环强度变化率、所述蠕变速率和所述位错密度,通过获取所述含铜马氏体耐热钢的弹性应变张量、塑性应变张量以及蠕变应变张量,根据弹性模量张量,预测所述含铜马氏体耐热钢在循环载荷条件下的应力应变演化。2.根据权利要求1所述一种用于马氏体耐热钢蠕变疲劳行为的预测方法,其特征在于:在采集微观结构演化的过程中,对所述含铜马氏体耐热钢进行蠕变疲劳疲劳试验,设置试验温度为650℃进行应变加载的蠕变疲劳试验,加载波形为梯形波,试验过程中材料在峰值应变处进行保载,保载时间为60s。3.根据权利要求2所述一种用于马氏体耐热钢蠕变疲劳行为的预测方法,其特征在于:在进行蠕变疲劳疲劳试验的过程中,所述含铜马氏体耐热钢为G115马氏体耐热钢。4.根据权利要求3所述一种用于马氏体耐热钢蠕变疲劳行为的预测方法,其特征在于:在计算循环强度变化率的过程中,基于所述微观结构演化,通过获取所述含铜马氏体耐热钢的蠕变疲劳循环强度,获取所述循环强度变化率,其中,所述蠕变疲劳循环强度表示为:σ
b
=σ
p
‑
hard
+σ
p
‑
soft
+σ
gbgbgb
L
e
=w0.ρ
GND
/(k
·
ρ
GND,initial
))式中,σ
d
是由位错引起的有效应力,σ
b
是循环背应力,σ
p
‑
hard
是由硬质强化相引起的沉淀强化应力,σ
p
‑
soft
是由富铜相强化相引起的沉淀强化应力,σ
gb
是由马氏体板条带来的亚晶界强化应力,α是材料的尺度系数,M是泰勒因子,G是剪切模量,b是泊氏矢量,ρ
m
是可动位错密度,ρ
GND
是几何必须位错密度,w0是马氏体板条初始宽度,k是材料常数,λ
hard
是硬质相粒子平均间距,
△
是EBSD测试步长,f
hard
是硬质相粒子平均体积分数,v是泊松比,L
e
是位错平均自
由程,是富铜相临界断裂角度,r是粒子的平均半径,A是材料常数,θ是平均取向差角度,下标i代表了硬质相和富铜相的共同作用。5.根据权利要求4所述一种用于马氏体耐热钢蠕变疲劳行为的预测方法,其特征在于:在获取循环强度变化率的过程中,所述循环强度变化率表示为:在获取循环强度变化率的过程中,所述循环强度变化率表示为:在获取循环强度变化率的过程中,所述循环强度变化率表示为:6.根据权利要求5所述一种用于马氏体耐热钢蠕变疲劳行为的预测方法,其特征在于:在获取蠕变速...
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