[发明专利]基于真实叶片样品的镍基单晶合金的蠕变寿命预测方法

权利要求书

1.一种基于真实叶片样品的镍基单晶合金的蠕变寿命预测方法，其特征在于，所述蠕变寿命预测方法包括：

对涡轮叶片上不同部位的多个真实叶片样品进行蠕变试验，以得到各个所述真实叶片样品的蠕变曲线；

对多个所述真实叶片样品的蠕变试验过程进行观测，以得到镍基单晶合金的滑移系开动规律；

基于所述蠕变曲线和所述滑移系开动规律，构建出所述真实叶片样品的蠕变本构模型和蠕变损伤模型；

基于所述蠕变本构模型和所述蠕变损伤模型，构建出所述真实叶片样品的寿命预测模型。

2.根据权利要求1所述的蠕变寿命预测方法，其特征在于，所述真实叶片样品的数量为三个，三个所述真实叶片样品分别为叶尖部样品、叶身部样品和叶根部样品。

3.根据权利要求1所述的蠕变寿命预测方法，其特征在于，基于所述蠕变曲线和所述滑移系开动规律，构建所述真实叶片样品的蠕变本构模型和蠕变损伤模型，包括：

基于所述蠕变曲线，获取所述试验件的蠕变曲线参数，所述蠕变曲线参数包括温度蠕变参数、初始损伤率、临界分切应力、伯格斯矢量模和材料常数；

基于所述滑移系开动规律，获取所述试验件的滑移系参数，所述滑移系参数包括滑移方向、滑移面单位法向量、材料筏化速率；

基于所述温度蠕变参数、所述滑移方向和所述滑移面单位法向量，构建出所述蠕变本构模型；

结合所述蠕变本构模型，基于所述初始损伤率、所述临界分切应力、所述伯格斯矢量模、所述材料常数和所述材料筏化速率，构建出所述蠕变损伤模型。

4.根据权利要求3所述的蠕变寿命预测方法，其特征在于，所述蠕变本构模型满足如下第一关系式：

式中，为所述真实叶片样品的蠕变剪应变率；α代表所述真实叶片样品的不同滑移系；A为所述真实叶片样品的第一温度蠕变参数；n为所述真实叶片样品的第二温度蠕变参数；τ^(α)是所述滑移系的分切应力，且

其中，σ为所述真实叶片样品在晶轴系下的应力张量；P^(α)为取向因子；m^(α)为所述滑移系的滑移方向；n^(α)为所述滑移面的单位法向量。

5.根据权利要求4所述的蠕变寿命预测方法，其特征在于，所述蠕变损伤模型满足如下第二关系式：

式中，ω^(α)为所述真实叶片样品的材料损伤；为所述真实叶片样品的损伤率；为所述初始损伤率；

τ^(α)为所述滑移系的蠕变分切应力；τ_or为所述真实叶片样品的蠕变门槛应力；为所述真实叶片样品的蠕变阻碍应力；τ_c为所述临界分切应力；

β为常数；χ为所述真实叶片样品的第三温度蠕变参数；φ为所述真实叶片样品的第四温度蠕变参数；

为所述真实叶片样品的初始蠕变剪应变率；为所述真实叶片样品的稳态蠕变剪应变率。

6.根据权利要求5所述的蠕变寿命预测方法，其特征在于，所述蠕变的门槛应力τ_or满足如下第三关系式：

式中，G为所述真实叶片样品的剪切模量；b为所述伯格斯矢量模；λ为所述材料常数；κ为所述真实叶片样品的基体通道当前宽度，且

其中，κ₀为所述真实叶片样品的初始基体通道宽度；c₁为所述材料筏化速率，且所述材料筏化速率c₁的取值范围为0.01～0.02mm/s；t为蠕变时间。

7.根据权利要求6所述的蠕变寿命预测方法，其特征在于，所述阻碍应力满足如下第四关系式：

式中，c₂为常量；为镍基单晶合金中γ基体的位错密度，且演化规律为：

其中，k₁为表征位错应力硬化的材料常数；k₂为表征位错应力恢复的材料常数。