一种基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法技术

本发明专利技术涉及材料科学与工程应用技术领域，具体为一种基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法。首先利用滞回曲线计算总应变能，然后将不同机械应变幅下的总应变能作差以抵消无损伤弹性应变能对寿命预测结果的影响，最后将总应变能变化量与机械应变幅变化量建立线性关系后通过能量模型进行寿命预测。该方法仅需进行两组实验，即可实现相同实验条件不同机械应变幅下的疲劳寿命预测。仅需三组实验，即可实现不同试验条件不同机械应变幅下的疲劳寿命预测。该方法有效降低了应变控制疲劳(低周疲劳、热机械疲劳等)寿命预测所需实验量，可广泛应用于涡轮盘、涡轮叶片、内燃机缸盖等高温合金和耐热金属材料的应变控制疲劳寿命预测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料科学与工程应用，具体为一种基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法。

技术介绍

1、工程构件在服役过程中承受应力或应变的循环加载时，通常会产生疲劳损伤并最终引发构件失效。疲劳断裂过程通常不存在明显征兆，因此当设备中的一些关键承载件，如：柴油机缸盖、汽车板簧、航空发动机叶片等部位发生疲劳破坏后，极易引发灾难性后果。探寻引发材料疲劳损伤的关键因素，提出合理、准确的疲劳寿命评价和预测模型，是有效避免疲劳破坏严重后果的前提。

2、目前，经典的疲劳寿命预测模型可以分为两类，一类是传统的basquin模型和coffin-manson模型，这类模型认为材料的疲劳寿命主要与其所承载的应力幅或应变幅有关。然而，由于金属材料强度和塑性通常存在倒置关系，因此上述模型在对不同材料进行疲劳性能评价时并不全面。basquin模型评价通常更有利于强度较高而塑性较低的材料，coffin-manson模型评价更有利于塑性较好而强度较低的材料。由于存在上述问题，研究人员又提出了可以同时考量强度和塑性的滞回能模型，该模型认为材料疲劳寿命与塑性应变能在双对数坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法，其特征在于，该预测方法具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤(1)中，应变控制疲劳包括低周疲劳或热机械疲劳，所选取的机械应变幅值不低于材料在对应实验条件下的屈服应变。

3.根据权利要求1所述的基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤(2)中，滞回曲线面积不为0，总应变能为塑性应变能及拉、压弹性应变能之和。

4.根据权利要求1所述的基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤(2)中，拉、压弹性...

【技术特征摘要】

1.一种基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法，其特征在于，该预测方法具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤(1)中，应变控制疲劳包括低周疲劳或热机械疲劳，所选取的机械应变幅值不低于材料在对应实验条件下的屈服应变。

3.根据权利要求1所述的基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤(2)中，滞回曲线面积不为0，总应变能为塑性应变能及拉、压弹性应变能之和。

4.根据权利要求1所述的基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤(2)中，拉、压弹性应变量均为总机械应变与塑性应变差值的一半，弹性应力范围近似为应力幅值。

5.根据权利要求1所述的基于总应变能变化量的金属材料疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤(3)中，总应变能变化量δwt与机械应变幅变化量δεmech呈线性关系，该线性关系如公式(1)，式中k为材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹成路，庞建超，高崇，李守新，张哲峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：