[发明专利]一种考虑非比例附加强化的高温多轴本构关系确定方法

说明书

本发明公开一种考虑非比例附加强化的高温多轴本构关系确定方法，包括：(1)确定基本参数，读取高温多轴应变历程，并将背应力偏量和各向同性硬化参数赋值为0；(2)利用胡克定律计算应力张量；(3)利用屈服准则判断步骤(2)算得的应力张量是否进入非弹性阶段，如过还在弹性阶段，按照步骤(5)进行下一步计算，如果进入非弹性阶段，按照步骤(4)进行下一步计算；(4)利用步骤(3)算得的屈服准则的值，计算累积非弹性应变，非弹性应变张量，弹性应变张量，背应力偏量和各向同性硬化参数；(5)判断加载是否完成，如果未完成，则重复步骤(2)到步骤(5)，如果已完成，则获得考虑非比例附加强化的高温多轴本构关系。

技术领域

本发明属于高温多轴疲劳强度理论领域，尤其涉及一种考虑非比例附加强化的高温多轴本构关系确定方法。

背景技术

服役中的航空航天飞行器、压力容器、核电站、发电厂以及交通工具的热端零部件往往承受高温多轴循环载荷作用，而且由于其结构形式的复杂性，这些热端零部件的薄弱部位常常处于多轴非比例循环加载状态。由于多轴非比例循环加载引起的非比例附加强化会影响高温下疲劳损伤，蠕变损伤和氧化损伤等计算的有效性。因此，为了提高高温多轴加载下寿命预测的可靠性，准确确定材料考虑非比例附加强化的高温多轴本构关系显得尤为重要。

目前Chaboche等人提出的统一型本构方程广泛地应用于高温下多轴本构关系的确定，因其考虑了加载速率的影响，能够较好地确定比例加载下的高温多轴本构关系。但没有本构方程考虑非比例附加强化的影响，不能很好地确定高温多轴本构关系。因此迫切需要一种考虑非比例附加强化的高温多轴本构关系确定方法，为高温下损伤计算打下基础，提高寿命预测的准确性，保证承受高温多轴循环载荷的机械设备安全可靠地运行。

发明内容

本发明目的在于针对高温多轴疲劳强度设计的需求，提出了一种考虑非比例附加强化的高温多轴本构关系确定方法。

本发明所提供的一种考虑非比例附加强化的高温多轴本构关系确定方法，其步骤为：

步骤1)：确定基本参数，读取高温多轴应变历程，将背应力偏量χ′和各向同性硬化参数R赋值为0；

步骤2)：利用胡克定律计算应力张量，计算公式为：

其中，σ为应力张量，ε_e为弹性应变张量，E为杨氏模量，v为泊松比，I为二阶单位张量，tr为迹；

步骤3)：利用屈服准则判断步骤2)算得的应力张量是否进入非弹性阶段，屈服准则为：

f＝J(σ-χ)-R-k

其中，χ为背应力张量，J(σ-χ)为von Mises等效应力，k为初始屈服应力；

如过f0，则还在弹性阶段，按照步骤5)进行下一步计算；

如果f0，则进入非弹性阶段，按照步骤4)进行下一步计算；

步骤4)：利用步骤3)算得的屈服准则的值，计算累积非弹性应变，计算公式为：

其中，p为累积非弹性应变，Z和n为粘性行为相关参数；

根据算得的累积非弹性应变，计算非弹性应变张量，计算公式为：

其中，ε_in为非弹性应变张量，σ′为应力偏量，χ′为背应力偏量；

根据算得的非弹性应变张量计算弹性应变张量，

ε_e＝ε_t-ε_in

其中，ε_t为总应变张量；