[发明专利]运用固支直杆小试样蠕变试验确定材料蠕变参数的方法

说明书

本发明涉及一种运用固支直杆小试样蠕变试验确定材料蠕变参数的方法，包括如下步骤：步骤(1)，获得材料的固支直杆小试样蠕变位移时间曲线；步骤(2)，确定试样小变形与大变形的临界位移；步骤(3)，将蠕变位移时间曲线进行变形阶段划分，确定稳态蠕变所处的变形阶段；步骤(4)，当稳态蠕变出现在小变形阶段时，采用梁弯曲理论分析小变形阶段蠕变位移曲线，获得材料的蠕变变形参数；步骤(5)，当稳态蠕变出现在大变形阶段时，采用全局变形理论分析大变形阶段蠕变位移曲线，获得材料的蠕变变形参数。本发明通过分阶段地分析固支直杆小试样蠕变位移时间曲线，能够更准确地获得材料的真实蠕变参数。

技术领域

本发明涉及材料蠕变，具体涉及一种运用固支直杆小试样蠕变试验确定材料蠕变参数的方法。

背景技术

蠕变，也称潜变，是在应力影响下固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势。它的发生是低于材料屈服强度的应力长时间作用的结果。当材料长时间处于加热当中或者在熔点附近时，蠕变会更加剧烈。蠕变常常随着温度升高而加剧。这种变形的速率与材料性质、加载时间、加载温度和加载结构应力有关。

在化工过程与发电行业，为了获得高的能源利用率，设备与构件的工作温度与工作压力不断提高，工作环境愈加严苛。为了保证设备与构件高效安全运行，对在役设备与构件的蠕变性能检测就显得必不可少。

蠕变试验，即测定金属材料在长时间的恒温和恒应力作用下，发生缓慢的塑性变形现象的一种材料机械性能试验。温度越高或应力越大，蠕变现象越显著。然而，传统单轴蠕变试样体积较大，取样会对设备造成较大损伤，有些设备与构件因体积较小，甚至无法提供试验所需的材料，这些促进了小试样蠕变方法的发展。

固支直杆小试样蠕变试验，即采用固支直杆小试样来测试材料蠕变性能的试验方法，因其试验设备简易、试样受力简单、能够获得断裂数据等优点，具有比较大的研究价值。

关于运用固支直杆小试样蠕变试验确定材料蠕变参数，目前研究多集中在基于小变形假设的梁弯曲理论，然而小变形假设与实际蠕变中常出现的大变形现象不符，因此，采用基于小变形假设的梁弯曲理论确定材料大变形阶段的蠕变参数在理论假设基础上存在不足，不适合用来确定固支直杆小试样的蠕变参数，需要建立新型的运用固支直杆小试样蠕变试验确定材料蠕变参数的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种运用固支直杆小试样蠕变试验确定材料蠕变参数的方法，本发明通过对材料不同变形阶段采用不同的蠕变变形理论分析，可以准确确定材料的蠕变参数，用以解决目前通过小变形假设的梁弯曲理论来确定材料大变形阶段的蠕变参数，使得材料蠕变参数的确定不够准确的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种运用固支直杆小试样蠕变试验确定材料蠕变参数的方法，所述方法步骤如下：

步骤(1)，对待确定蠕变参数的材料制作固支直杆小试样，进行固支直杆小试样蠕变试验，获取直杆小试样的蠕变位移-时间曲线；

步骤(2)，根据误差函数和直杆小试样的等效标距，确定直杆小试样发生小变形的临界位移，并根据直杆小试样的等效标距确定直杆小试样发生大变形的临界位移；

步骤(3)，根据直杆小试样发生小变形和大变形的临界位移，将得到的蠕变位移-时间曲线划分小变形阶段和大变形阶段；

步骤(4)，根据步骤(3)，确定直杆小试样发生稳态蠕变时所处的变形阶段；

步骤(5)，当稳态蠕变发生在小变形阶段时，采用梁弯曲理论力学模型，对小变形阶段的蠕变位移-时间曲线进行分析，确定直杆小试样在小变形阶段的蠕变参数，该小变形阶段的蠕变参数即为材料的真实蠕变参数；

步骤(6)，当稳态蠕变发生在大变形阶段时，采用全局变形理论力学模型，对大变形阶段的蠕变位移-时间曲线进行分析，确定直杆小试样在大变形阶段的蠕变参数，该大变形阶段的蠕变参数即为材料的真实蠕变参数。