【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料疲劳，涉及一种火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法。
技术介绍
1、金属材料在循环应力、应变下所发生的性能变化叫做疲劳，在金属材料的疲劳过程中，由于塑性变形而消耗能量，除少量热能外，其中大部分变为不可恢复的塑性应变能。材料的疲劳损伤过程，实质上是不可逆的塑性变形的累积过程，裂纹在晶粒沿切向滑移方向萌生，裂纹扩展时裂纹尖端产生塑性区域，整个过程都要消耗大量的塑性应变能，可见塑性应变能是描述疲劳损伤的一个重要参量。
2、在火电机组中金属材料的疲劳是引起金属部件损伤的重要原因之一。以电站转子为例，由于机组启停过程中汽轮机高中压转子内部温度分布不均，温差会引起转子产生热应力。汽轮机的启动过程是加热过程，转子的外表面率先被加热，受到压应力作用。而停机则是降温过程，转子外表面率先被冷却，受到拉应力作用。在机组的启停或升降负荷的过程中，汽轮机转子会承受热载荷和机械载荷等多种载荷引起的交变应力的作用。此外，汽轮机转子作为大型构件，内部不可避免地存在成分偏析、组织偏析及夹杂、气孔类冶金缺陷。多次循环作用后，转子的结构中逐步开始出现微塑性变化，产生疲劳损伤，最终引起裂纹萌生扩展，直至断裂失效。
3、传统的金属疲劳裂纹扩展或低周疲劳寿命计算方法大多依赖于经验公式。如中国专利申请202110609180.3公开了一种材料疲劳裂纹扩展行为的简捷评估方法及系统，该方法包括：通过试验获取基准疲劳裂纹扩展曲线和任意一应力比r下的转折点的应力强度因子范围δkt(r)。进而获得材料paris区的预测曲线、疲劳
4、传统的金属疲劳裂纹扩展或低周疲劳寿命计算方法主要考虑应力、应变因素，未考虑能量指标，计算得到的裂纹尖端塑性应变能准确性较差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，该方法能够较为准确的计算疲劳裂纹尖端塑性应变能。
2、为达到上述目的，本专利技术公开了一种火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，包括以下步骤：
3、1)进行不同应变幅下的疲劳试验，记录应力-应变数据，绘制迟滞回线；
4、2)根据所述迟滞回线，计算塑性应变能δwp；
5、3)进行疲劳裂纹扩展试验，记录疲劳裂纹扩展数据；
6、4)根据所述塑性应变能δwp以及所述疲劳裂纹扩展数据，计算疲劳裂纹尖端塑性应变能wj。
7、塑性应变能δwp为：
8、
9、其中，a及b为材料常数。
10、步骤3)的具体操作为：
11、根据国家标准加工紧凑拉伸试样，通过固定载荷进行疲劳裂纹扩展速率试验，记录疲劳裂纹扩展速率da/dn及应力强度因子δk。
12、步骤3)还包括：对疲劳裂纹扩展速率da/dn及应力强度因子δk进行拟合，获得疲劳裂纹扩展速率da/dn与应力强度因子δk的关系。
13、根据式(2)对疲劳裂纹扩展速率da/dn及应力强度因子δk进行拟合；
14、
15、其中，c及n为材料常数。
16、裂纹尖端循环塑性应变能wj为：
17、
18、裂纹尖端循环塑性应变能wj为：
19、δwp δa＝wj (3)
20、其中，δa为每个循环中的裂纹扩展距离。
21、每个循环中的裂纹扩展距离δa为：
22、
23、本专利技术具有以下有益效果：
24、本专利技术所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法在具体操作时，基于能量平衡理论，根据应力-应变数据，绘制迟滞回线，再根据所述迟滞回线，计算塑性应变能δwp；再根据所述塑性应变能δwp以及所述疲劳裂纹扩展数据，计算疲劳裂纹尖端塑性应变能wj，从而综合考虑能量指标，以提高裂纹尖端塑性应变能检测的准确性，
25、进一步，本专利技术从能量的角度进行分析疲劳裂纹扩展，具有更加明确的物理意义。
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1.一种火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，塑性应变能ΔWp为：
3.根据权利要求1所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，步骤3)的具体操作为：
4.根据权利要求3所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，步骤3)还包括：对疲劳裂纹扩展速率da/dN及应力强度因子ΔK进行拟合，获得疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子ΔK的关系。
5.根据权利要求4所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，根据式(2)对疲劳裂纹扩展速率da/dN及应力强度因子ΔK进行拟合；
6.根据权利要求5所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，裂纹尖端循环塑性应变能WJ为：
7.根据权利要求6所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，裂纹尖端循环塑性应变能WJ为：
8.根据权利
...【技术特征摘要】
1.一种火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，塑性应变能δwp为：
3.根据权利要求1所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，步骤3)的具体操作为：
4.根据权利要求3所述的火电用金属部件的疲劳裂纹尖端塑性应变能计算方法，其特征在于，步骤3)还包括：对疲劳裂纹扩展速率da/dn及应力强度因子δk进行拟合，获得疲劳裂纹扩展速率da/dn与应力强度因子δk的关系。
【专利技术属性】
技术研发人员：田晓，杨宇博，徐慧，梁碧珂，姚林，张心怡，
申请(专利权)人：西安西热产品认证检测有限公司，
类型：发明
国别省市：
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