[发明专利]一种滞回能密度预测材料蠕变疲劳交互寿命的方法

权利要求书

1.一种滞回能密度预测材料蠕变疲劳交互寿命的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：材料控制不同应变幅的纯疲劳试验，得出稳态磁滞回线，获得应力幅与塑性应变幅，进而确定循环硬化指数以及纯疲劳滞回能密度；

步骤S2：材料控制同一应变幅保载不同时间的蠕变疲劳交互试验，得出应力应变曲线，确定蠕变疲劳交互滞回能密度计算需要的参量；

步骤S3：由步骤S2确定的参量，计算得出不同保载时间的蠕变疲劳交互试验的滞回能密度；计算方法如下：蠕变疲劳交互半寿命周期稳定磁滞回线的面积视为纯疲劳磁滞回线面积减松弛应力所在三角形面积，将三角形视为直角三角形，再结合纯疲劳滞回能计算公式，即得出蠕变疲劳交互半寿命周期稳定的滞回能密度；

步骤S4：根据步骤S1计算得出的纯疲劳滞回能密度及步骤S3计算得出的蠕变疲劳交互半寿命周期稳定的滞回能密度，拟合纯疲劳滞回能密度与纯疲劳寿命间的幂率关系以及蠕变疲劳交互半寿命周期稳定的滞回能密度与蠕变疲劳交互寿命间的幂率关系；

步骤S5：通过有限元分析软件获得步骤S2参量，结合步骤S3提出的滞回能密度计算方法及步骤S4拟合所得的幂率关系，获得蠕变疲劳交互的计算寿命。

2.根据权利要求1所述的一种滞回能密度预测材料蠕变疲劳交互寿命的方法，其特征在于，步骤S1具体过程如下：

在同一坐标系中将不同应变幅的稳态磁滞回线的应力幅Δσ和应变幅Δε_t连线后得到循环曲线Δσ-Δε_t，应变幅与应力幅之间的关系遵循Ramberg–Osgood方程为：

式中，Δε_e、Δε_p分别为弹性应变幅和塑性应变幅，E为弹性模量，K′为循环硬化系数，n′为循环硬化指数；应力幅与塑性应变幅间的幂率关系为：

Δσ＝K′Δε_p^n′ (2)

由不同应变幅的纯疲劳试验得到稳态磁滞回线，可知循环应力幅与塑性应变幅，进行对数回归分析得到循环硬化系数K′与循环硬化指数n′；

试验获得应力应变曲线面积即为滞回能密度，纯疲劳的滞回能密度有较为成熟的计算公式：

3.根据权利要求1所述的一种滞回能密度预测材料蠕变疲劳交互寿命的方法，其特征在于，步骤S2中：蠕变疲劳交互滞回能密度计算需要的参量包括应力松弛量σ_relax、蠕变疲劳交互应力应变曲线与应变轴的交叉应变间距Δε_p、应力幅以及循环硬化指数n′。

4.根据权利要求1所述的一种滞回能密度预测材料蠕变疲劳交互寿命的方法，其特征在于，步骤S3中：蠕变疲劳交互半寿命周期稳定应力应变曲线的面积视为纯疲劳磁滞回线面积S_纯疲劳减松弛应力所在三角形面积S_松弛，即：

w＝S_交互＝S_纯疲劳-S_松弛 (4)

将S_松弛视为直角三角形，其面积为：

式中，E为弹性模量；

由纯疲劳滞回能密度计算公式，可得S_纯疲劳为：

式中，Δσ为应力幅，n'为循环硬化指数；

结合式(4)、式(5)、式(6)可得出蠕变疲劳交互半寿命周期稳定的滞回能密度为：

式中，σ_relax为蠕变松弛应力，Δε_p为蠕变疲劳交互应力应变曲线与应变轴的交叉应变间距。