本發(fā)明涉及機(jī)械零部件的疲勞壽命評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
：航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件如渦輪葉片、榫槽等部位往往在高溫、高應(yīng)力的苛刻工作條件下服役，而由于結(jié)構(gòu)形式、載荷條件復(fù)雜性，其應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)往往處于三維變幅多軸狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行高溫、三維多軸疲勞壽命評(píng)估就成為這些部件設(shè)計(jì)階段的一項(xiàng)重要工作。這些部件對(duì)于可靠性、輕量化設(shè)計(jì)具有重大需求.高溫部件工作溫度往往也變化劇烈。目前工程上對(duì)于評(píng)估零部件在三維應(yīng)力應(yīng)變、變幅載荷、變溫高溫工作條件下機(jī)械零部件的疲勞壽命具有較大的困難。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械零部件的疲勞壽命評(píng)估方法。為實(shí)現(xiàn)所述目的的機(jī)械零部件的疲勞壽命評(píng)估方法，其包括獲取載荷歷程數(shù)據(jù)；對(duì)載荷歷程數(shù)據(jù)的載荷歷程反復(fù)計(jì)數(shù)；基于臨界面法確定臨界面及其損傷參量；對(duì)于每一個(gè)所述載荷歷程反復(fù)，若其最高溫度T低于材料的蠕變開(kāi)始發(fā)生溫度，則僅評(píng)估疲勞損傷Df1，若T達(dá)到蠕變開(kāi)始發(fā)生溫度，則評(píng)估疲勞損傷Df2并且評(píng)估蠕變損傷Dc；根據(jù)公式D＝∑Df1+∑Df2+∑Dc評(píng)估總損傷；由總損傷評(píng)估疲勞壽命。所述的疲勞壽命評(píng)估方法的較佳實(shí)施例中，對(duì)于每一個(gè)所述載荷歷程反復(fù)，基于其最高溫度T來(lái)評(píng)估疲勞損傷Df1以及蠕變損傷Dc，并基于不高于T的溫度來(lái)評(píng)估疲勞損傷Df2。所述的疲勞壽命評(píng)估方法的較佳實(shí)施例中，評(píng)估疲勞損傷Df1或Df2是依據(jù)所述T對(duì)應(yīng)的應(yīng)變-壽命曲線獲得，或者具有從低到高的不低于常溫的T1，T2……Tn共n個(gè)溫度對(duì)應(yīng)n條應(yīng)變-壽命曲線獲得，即其中，Df為Df1或Df2，DfTi是對(duì)應(yīng)溫度Ti的疲勞損傷，1<i<n，Ti為第i條應(yīng)變-壽命曲線對(duì)應(yīng)的溫度，Tm為材料的熔化溫度，i和n為整數(shù)。所述的疲勞壽命評(píng)估方法的較佳實(shí)施例中，所述載荷歷程數(shù)據(jù)包括時(shí)間t、以及對(duì)應(yīng)該時(shí)間t的溫度、各方向正應(yīng)力σ和正應(yīng)變?chǔ)?、各方向剪?yīng)力τ和剪應(yīng)變?chǔ)?，其中三維應(yīng)力矩陣和應(yīng)變矩陣如下：應(yīng)變矩陣：ϵxγxyγxzγyxϵyγyzγzxγzyϵz,]]>其中γxy＝γyx,γxz＝γzx,γyz＝γzy應(yīng)變矩陣獨(dú)立分量為[εxεyεzγxyγyzγzx]應(yīng)力矩陣：σxτxyτxzτyxσyτyzτzxτzyσz,]]>其中τxy＝τyx,τxz＝τzx,τyz＝τzy應(yīng)力獨(dú)立分量為：[σxσyσzτxyτyzτzx]其中：εx,εy,εz為X-Y-Z直角坐標(biāo)系下的正應(yīng)變；γxy,γyz,γzx,γyx,γzy,γxz為X-Y-Z坐標(biāo)系下的剪應(yīng)變；σx,σy,σz為X-Y-Z坐標(biāo)系下的正應(yīng)力；τxy,τyz,τzx,τyx,τzy,τxz為X-Y-Z坐標(biāo)系下的剪應(yīng)力。所述的疲勞壽命評(píng)估方法的較佳實(shí)施例中，確定臨界面的方法首先對(duì)各點(diǎn)應(yīng)變矩陣和應(yīng)力矩陣進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，由坐標(biāo)系X-Y-Z下的應(yīng)變、應(yīng)力分量得到坐標(biāo)系X’-Y’-Z’下的應(yīng)變、應(yīng)力分量，然后依據(jù)臨界面的設(shè)定條件獲得臨界面的位向角和臨界面上的損傷參量，其中應(yīng)變轉(zhuǎn)換矩陣為：ϵx′ϵy′ϵz′γx′y′γx′z′γy′z′=a112a122a132a11a12a11a13a13a12a212a222a232a21a22a21a23a23a22a312a322a332a31a32a31a33a33a322a11a212a12a222a13a23(a11a22+a12a21)(a13a21+a11a23)(a12a23+a13a22)2a11a312a12a322a13a33(a11a32+a12a31)(a13a31+a11a33)(a13a32+a12a33)2a21a312a22a322a23a33(a21a32+a22a31)(a23a31+a21a33)(a22a33+a23a32)ϵxϵyϵzγxyγxzγyz]]>應(yīng)力轉(zhuǎn)換矩陣為：σx′σy′σz′τx′y′τx′z′τy′z′=a112a122a1322a11a122a11a132a13a12a212a222a2322a21a222a21a232a23a22a312a322a3322a31a322a31a332a33a32a11a21a12a22a13a23(a11a22+a12a21)(a13a21+a11a23)(a12a23+a13a22)a11a31a12a32a13a33(a11a32+a12a31)(a13a31+a11a33)(a13a32+a12a33)a21a31a22a32a23a33(a21a32+a22a31)(a23a31+a21a33)(a22a33+a23a32)σxσyσzτxyτxzτyz]]>其中轉(zhuǎn)換矩陣的系數(shù)為：a21＝-sinθa22＝cosθa23＝0θ和為確定坐標(biāo)系X’-Y’-Z’相對(duì)于坐標(biāo)系X-Y-Z位置關(guān)系的兩個(gè)夾角。所述的疲勞壽命評(píng)估方法的較佳實(shí)施例中，蠕變損傷為Dc=ttc]]>其中t為一個(gè)反復(fù)的周期，tc為持久斷裂時(shí)間，tc依據(jù)持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程求解，持久應(yīng)力采用下式計(jì)算：σc=σeq|max+σeq|min2]]>其中σeq|max為一個(gè)反復(fù)的最大等效應(yīng)力；σeq|min為一個(gè)反復(fù)的最小等效應(yīng)力；σc為一個(gè)反復(fù)的持久應(yīng)力。所述的疲勞壽命評(píng)估方法的較佳實(shí)施例中，疲勞損傷Df1或Df2是基于統(tǒng)一型多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)模型評(píng)估，所述損傷參量包括最大剪切應(yīng)力變幅和最大正應(yīng)力變幅。所述的疲勞壽命評(píng)估方法的較佳實(shí)施例中，獲取載荷歷程數(shù)據(jù)還包括載荷歷程整理，依次求出每一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的等效應(yīng)變，載荷歷程數(shù)據(jù)在最大等效應(yīng)變點(diǎn)處斷開(kāi)，將該點(diǎn)之前數(shù)據(jù)作為最后一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)之后載荷歷程數(shù)據(jù)。所述的疲勞壽命評(píng)估方法的較佳實(shí)施例中，基于多軸循環(huán)計(jì)數(shù)方法(如Wang-Brown等效相對(duì)應(yīng)變的多軸計(jì)數(shù)方法)，對(duì)整理后的多軸載荷歷程進(jìn)行反復(fù)計(jì)數(shù)。所述的疲勞壽命評(píng)估方法的較佳實(shí)施例中，所述機(jī)械零部件的疲勞為三維應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的高溫且變幅多軸且低周疲勞，所述高溫是所述工況的最高溫度大于所述機(jī)械零部件材料的蠕變開(kāi)始溫度，所述變幅多軸是多向應(yīng)力或應(yīng)變變化，所述低周是疲勞破壞發(fā)生時(shí)載荷不高于106個(gè)循環(huán)。工程上處理蠕變疲勞的方法常見(jiàn)有時(shí)間壽命分?jǐn)?shù)法、基于連續(xù)損傷力學(xué)(CDM)的方法、應(yīng)變范圍區(qū)分法等等。與其不同的是，前述方法將蠕變損傷和疲勞損傷分別考慮，因此前述方法提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性和合理性。附圖說(shuō)明本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中：圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中機(jī)械零部件的疲勞壽命評(píng)估方法的流程圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中示意臨界面獲取方法的示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類(lèi)似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，機(jī)械零部件的疲勞壽命評(píng)估方法包括獲取載荷歷程數(shù)據(jù)，獲取載荷歷程數(shù)據(jù)可以是通過(guò)傳感器測(cè)量機(jī)械零部件的疲勞部位的載荷大小，然后將測(cè)量數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算裝置中，機(jī)械零部件的疲勞部位的位置可以是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)獲得，或者是通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得，或者通過(guò)計(jì)算獲得。載荷歷程數(shù)據(jù)可以包括時(shí)間t、以及對(duì)應(yīng)該時(shí)間t的溫度、各方向正應(yīng)力σ和正應(yīng)變?chǔ)?、各方向剪?yīng)力τ和剪應(yīng)變?chǔ)?，其中三維應(yīng)力矩陣和應(yīng)變矩陣如下：應(yīng)變矩陣：ϵxγxyγxzγyxϵyγyzγzxγzyϵz,]]>其中γxy＝γyx,γxz＝γzx,γyz＝γzy應(yīng)變矩陣獨(dú)立分量為[εxεyεzγxyγyzγzx]應(yīng)力矩陣：σxτxyτxzτyxσyτyzτzxτzyσz,]]>其中τxy＝τyx,τxz＝τzx,τyz＝τzy應(yīng)力獨(dú)立分量為：[σxσyσzτxyτyzτzx]其中：εx,εy,εz為X-Y-Z直角坐標(biāo)系下的正應(yīng)變；γxy,γyz,γzx,γyx,γzy,γxz為X-Y-Z坐標(biāo)系下的剪應(yīng)變；σx,σy,σz為X-Y-Z坐標(biāo)系下的正應(yīng)力；τxy,τyz,τzx,τyx,τzy,τxz為X-Y-Z坐標(biāo)系下的剪應(yīng)力。在非三維應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的機(jī)械零部件，可以將前述z向的分量設(shè)置為0。獲得的載荷歷程通常對(duì)應(yīng)機(jī)械零部件的一個(gè)載荷循環(huán)的數(shù)據(jù)。還可以對(duì)獲得的載荷歷程數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，例如依次求出每一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的等效應(yīng)變，載荷歷程數(shù)據(jù)在最大等效應(yīng)變點(diǎn)處斷開(kāi)，將該點(diǎn)之前數(shù)據(jù)作為最后一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)之后載荷歷程數(shù)據(jù)。繼續(xù)參照?qǐng)D1，依據(jù)本發(fā)明的疲勞壽命評(píng)估方法還包括對(duì)載荷歷程數(shù)據(jù)的載荷歷程反復(fù)(或者循環(huán))計(jì)數(shù)。對(duì)反復(fù)的計(jì)數(shù)包括但不限于是基于Wang-Brown等效相對(duì)應(yīng)變的多軸計(jì)數(shù)方法，對(duì)整理后的多軸載荷歷程進(jìn)行反復(fù)計(jì)數(shù)。繼續(xù)參照?qǐng)D1，依據(jù)本發(fā)明的疲勞壽命評(píng)估方法還包括基于臨界面法確定臨界面及其損傷參量。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，臨界面的設(shè)定條件是最大剪切應(yīng)變幅△γmax所在的面，損傷參量同樣選取△γmax。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，臨界面可以通過(guò)其他設(shè)定條件而確定。臨界面上的損傷參量包括但不限于正應(yīng)力、剪切應(yīng)力、正應(yīng)變、剪切應(yīng)變。參照?qǐng)D1和圖2，確定臨界面的方法首先對(duì)各點(diǎn)應(yīng)變矩陣和應(yīng)力矩陣進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，由坐標(biāo)系X-Y-Z下的應(yīng)變、應(yīng)力分量得到坐標(biāo)系X’-Y’-Z’下的應(yīng)變、應(yīng)力分量，然后依據(jù)臨界面的設(shè)定條件獲得臨界面的位向角和臨界面上的損傷參量，其中應(yīng)變轉(zhuǎn)換矩陣為：ϵx′ϵy′ϵz′γx′y′γx′z′γy′z′=a112a122a132a11a12a11a13a13a12a212a222a232a21a22a21a23a23a22a312a322a332a31a32a31a33a33a322a11a212a12a222a13a23(a11a22+a12a21)(a13a21+a11a23)(a12a23+a13a22)2a11a312a12a322a13a33(a11a32+a12a31)(a13a31+a11a33)(a13a32+a12a33)2a21a312a22a322a23a33(a21a32+a22a31)(a23a31+a21a33)(a22a33+a23a32)ϵxϵyϵzγxyγxzγyz]]>應(yīng)力轉(zhuǎn)換矩陣為：σx′σy′σz′τx′y′τx′z′τy′z′=a112a122a1322a11a122a11a132a13a12a212a222a2322a21a222a21a232a23a22a312a322a3322a31a322a31a332a33a32a11a21a12a22a13a23(a11a22+a12a21)(a13a21+a11a23)(a12a23+a13a22)a11a31a12a32a13a33(a11a32+a12a31)(a13a31+a11a33)(a13a32+a12a33)a21a31a22a32a23a33(a21a32+a22a31)(a23a31+a21a33)(a22a33+a23a32)σxσyσzτxyτxzτyz]]>其中轉(zhuǎn)換矩陣的系數(shù)為：a21＝-sinθa22＝cosθa23＝0θ和為確定坐標(biāo)系X’-Y’-Z’相對(duì)于坐標(biāo)系X-Y-Z位置關(guān)系的兩個(gè)夾角。如圖2所示，設(shè)定的臨界面F以與坐標(biāo)系X-Y-Z分別相交的三角形來(lái)表示，坐標(biāo)系X’-Y’-Z’中的軸X’為臨界面F的法向，并與坐標(biāo)系X-Y-Z的原點(diǎn)相交，夾角θ為軸X’在XY平面內(nèi)的投影與軸X的夾角，夾角為軸X’與軸Z的夾角，通過(guò)夾角θ、可以確定一個(gè)坐標(biāo)系X’-Y’-Z’相對(duì)于坐標(biāo)系X-Y-Z位置關(guān)系，這個(gè)位置關(guān)系足以用來(lái)最終確定臨界面的位置。在臨界面的設(shè)定條件是最大剪切應(yīng)變幅△γmax所在的面的條件下，將θ、分別以5°的變幅在360度范圍內(nèi)變化，然后將最大剪切應(yīng)變幅△γmax對(duì)應(yīng)的θ、用來(lái)確定臨界面的位置。另外，根據(jù)前述轉(zhuǎn)換矩陣，可以計(jì)算相應(yīng)的損傷參量。繼續(xù)參照?qǐng)D1，依據(jù)本發(fā)明的疲勞壽命評(píng)估方法還包括獲得每個(gè)反復(fù)的溫度，對(duì)于每一個(gè)所述載荷歷程反復(fù)，若其最高溫度T低于材料的蠕變開(kāi)始發(fā)生溫度，則僅評(píng)估疲勞損傷Df1，若T達(dá)到蠕變開(kāi)始發(fā)生溫度，則評(píng)估疲勞損傷Df2并且評(píng) 估蠕變損傷Dc。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的溫度都可能是不同的，在一個(gè)反復(fù)中取其最高溫度作為計(jì)算溫度T。對(duì)于金屬材料，一般認(rèn)為蠕變發(fā)生與否和金屬的熔點(diǎn)溫度Tm有關(guān)，一般可根據(jù)計(jì)算溫度十分大于Tm的一半進(jìn)行判斷。因此如果T低于材料熔化溫度Tm的一半，則按照高溫疲勞計(jì)算。若T高于熔化溫度Tm的一半，則按照蠕變疲勞計(jì)算。但界限不一定是要Tm的一半，對(duì)于合金，蠕變發(fā)生開(kāi)始溫度一般在(0.4-0.6)Tm。評(píng)估疲勞損傷Df1或Df2是依據(jù)溫度T對(duì)應(yīng)的已知應(yīng)變-壽命曲線獲得。若沒(méi)有對(duì)應(yīng)的已知應(yīng)變-壽命曲線，可以從具有從低到高的不低于常溫的T1，T2……Tn共n個(gè)溫度對(duì)應(yīng)n條應(yīng)變-壽命曲線獲得，即其中，Df為Df1或Df2，DfTi是對(duì)應(yīng)溫度Ti的疲勞損傷，1<i<n，Ti為第i條應(yīng)變-壽命曲線對(duì)應(yīng)的溫度，Tm為材料的熔化溫度，i和n為整數(shù)。蠕變疲勞產(chǎn)生疲勞損傷Df2可以采用最低溫度對(duì)應(yīng)的應(yīng)變-壽命曲線獲得。在本發(fā)明一實(shí)施例中，疲勞損傷Df1或Df2是基于統(tǒng)一型多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)模型評(píng)估。統(tǒng)一型多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)模型的計(jì)算公式如下：ϵn*2+13(Δγmax2)2=σ′fE(2Nf)b+ϵ′f(2Nf)c]]>其中△γmax分別為臨界面的正應(yīng)變范圍以及剪切應(yīng)變范圍，σ'f，b，ε'f，c為機(jī)械零部件的材料低周疲勞參數(shù)。在本發(fā)明的一是實(shí)施例中，蠕變損傷為Dc=ttc]]>其中t為一個(gè)反復(fù)的周期，tc為持久斷裂時(shí)間，tc依據(jù)持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程求解，持久應(yīng)力采用下式計(jì)算：σc=σeq|max+σeq|min2]]>其中σeq|max為一個(gè)反復(fù)的最大等效應(yīng)力；σeq|min為一個(gè)反復(fù)的最小等效應(yīng)力；σc為一個(gè)反復(fù)的持久應(yīng)力。持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程可以是拉森-米勒(Larson-Miller)持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程或者曼森-索克普(Manson-Succop)持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程。材料持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程(L-M)形式為：lgσ＝5.891306-11.71323P+17.52412P2-17.28321P3其中P＝T(lgt+25.32)/105,T＝(9θ/5+32)+460，θ為攝氏溫度可以代入前述計(jì)算溫度，方程中的σ可以代入前述σc，這樣可以求得方程中的t，即得到前述持久斷裂時(shí)間tc。本發(fā)明的評(píng)估方法然后根據(jù)公式D＝∑Df1+∑Df2+∑Dc評(píng)估總損傷。最后由總損傷評(píng)估疲勞壽命。疲勞壽命N與總損傷的關(guān)聯(lián)關(guān)系可以是N＝1/D，也可以是其他方式，例如D＝1/N+1/N2。值得一提的是，本發(fā)明的疲勞壽命評(píng)估方法不僅適合于金屬也適合于塑料，尤其適合于機(jī)械零部件的疲勞為三維應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的高溫且變幅多軸且低周疲勞的情況，所述高溫是所述工況的最高溫度大于所述機(jī)械零部件材料的蠕變開(kāi)始溫 度，所述變幅多軸是多向應(yīng)力或應(yīng)變變化，所述低周是疲勞破壞發(fā)生時(shí)載荷不高于106個(gè)循環(huán)。下面通過(guò)具體的載荷數(shù)據(jù)歷程進(jìn)一步說(shuō)明前述具體實(shí)施方式。后述的示例中臨界面是基于最大剪切應(yīng)變幅的臨界面，疲勞損傷模型采用了統(tǒng)一型多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，持久損傷計(jì)算采用了拉森-米勒(Larson-Miller)持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程，損傷累積采用Miner定理，即線性損傷累計(jì)方法。示例中最終求取的結(jié)果D為總損傷，N為壽命，即為評(píng)估結(jié)果。示例采用的材料低周疲勞參數(shù)如下表1，持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程如表2，材料熔點(diǎn)為1290℃。表格1材料低周疲勞參數(shù)溫度/℃σfEεfbc36016982100000.949-0.07-0.8455015461982000.412-0.07-0.7365014761820000.108-0.09-0.58表格2材料持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程參數(shù)ba0a1a2a3熔點(diǎn)25.1251.5660025.671844.353919-23.602521290材料持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合方程(L-M)形式為：lgσ＝5.891306-11.71323P+17.52412P2-17.28321P3其中P＝T(lgt+25.32)/105,T＝(9θ/5+32)+460，θ為攝氏溫度統(tǒng)一型多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)模型為：ϵn*2+13(Δγmax2)2=σ′fE(2Nf)b+ϵ′f(2Nf)c]]>其中：和△γmax為臨界面法求出的多軸疲勞損傷參量。獲得的歷程數(shù)據(jù)如下表3(其中應(yīng)變?yōu)閱挝粸椋?，?yīng)力單位為MPa，時(shí)間單位為ms)：表格3輸入數(shù)據(jù)步驟1)：讀取載荷歷程數(shù)據(jù)。載荷歷程數(shù)據(jù)中包含每一時(shí)刻點(diǎn)的時(shí)間t、溫度T、各方向正應(yīng)力σ和正應(yīng)變?chǔ)?、各方向剪?yīng)力τ和剪應(yīng)變?chǔ)玫裙?4項(xiàng)數(shù)據(jù)，如上表格。步驟2)：載荷歷程整理。依次求出每一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的等效應(yīng)變，載荷歷程數(shù)據(jù)在最大等效應(yīng)變點(diǎn)處斷開(kāi)，該點(diǎn)之前數(shù)據(jù)平移到最后。示例中的最大等效應(yīng)變點(diǎn)為第11行，平移并調(diào)整之后的歷程如下表：表格4調(diào)整之后的載荷歷程數(shù)據(jù)步驟3)：多軸載荷歷程反復(fù)計(jì)數(shù)。基于Wang-Brown等效相對(duì)應(yīng)變的多軸計(jì)數(shù)方法，對(duì)整理后的多軸載荷歷程進(jìn)行反復(fù)計(jì)數(shù)。統(tǒng)計(jì)出該歷程包含兩個(gè)反復(fù)：第1-18行和第18-35行，用時(shí)間表示為11000ms-28000ms和28000ms-45000ms。步驟4)：基于臨界面法確定三維應(yīng)力/應(yīng)變狀態(tài)下的臨界面及其損傷參量。根據(jù)所采用的統(tǒng)一型多軸疲勞模型，以最大剪應(yīng)變所在面為臨界面，臨界面上損傷參量為臨界面件應(yīng)變范圍Δγ和臨界面剪應(yīng)變折返點(diǎn)間正應(yīng)變范圍Δε即如果每次新坐標(biāo)系對(duì)θ或旋轉(zhuǎn)的角度為5°(變幅大小)，以最大剪應(yīng)變幅所在的變?yōu)榕R界面，可以求出，第一個(gè)反復(fù)的臨界面位向角為θ＝340°，第二個(gè)反復(fù)的臨界面位向角為θ＝340°，求解結(jié)果如下：表格5臨界面法求解結(jié)果步驟5)：通過(guò)確定每個(gè)反復(fù)的計(jì)算溫度，確定損傷計(jì)算的方法。材料熔點(diǎn)為1290℃，熔點(diǎn)的一半為645℃；可以求出第一個(gè)反復(fù)的計(jì)算溫度為500℃，低于645℃，按照高溫疲勞損傷計(jì)算方法計(jì)算；第二個(gè)反復(fù)計(jì)算溫度為650℃，高于645℃，按照蠕變-疲勞損傷求解方法計(jì)算。步驟6)：計(jì)算多軸疲勞損傷。選擇統(tǒng)一型多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)模型ϵn*2+13(Δγmax2)2=σ′fE(2Nf)b+ϵ′f(2Nf)c]]>將步驟4)求出的臨界面求解參量和材料參數(shù)代入，即可求解該反復(fù)應(yīng)計(jì)入的疲勞損傷。對(duì)于變溫的處理方法：第一個(gè)反復(fù)的計(jì)算溫度為500℃，按照高溫疲勞求解疲勞損傷，疲勞損傷按照360℃和550℃下的低周疲勞應(yīng)變-壽命曲線插值計(jì)算疲勞損傷，不計(jì)持久損傷；按照統(tǒng)一型多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，360℃條件疲勞損傷為0.0003493,550 ℃條件下疲勞損傷為0.0003888，則插值計(jì)算500℃條件下疲勞損傷為0.0003784；第二個(gè)反復(fù)的計(jì)算溫度為650℃，超過(guò)了材料熔點(diǎn)的一半，采用多軸蠕變-疲勞損傷計(jì)算方法求疲勞損傷。采用360℃(已有的最低溫度)條件下材料疲勞參數(shù)計(jì)算疲勞損傷，依據(jù)統(tǒng)一型多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)模型可以求出疲勞損傷為0.0003446。步驟7)：求持久蠕變損傷。第二個(gè)反復(fù)的計(jì)算溫度為650℃，超過(guò)了材料熔點(diǎn)的一半，需要計(jì)算持久蠕變損傷。該反復(fù)內(nèi)最高等效應(yīng)力為653MPa，最低等效應(yīng)力為17Mpa，則持久應(yīng)力為0.5*(653+17)＝335MPa，持久斷裂時(shí)間為3761h，該反復(fù)的持續(xù)時(shí)間為45000-28000＝17000ms，則持久損傷為17000/1000/3600/3761＝1.2e-6。步驟8)：損傷累積。本例采用線性損傷累計(jì)方法?？倱p傷為：D＝0.0003784+(0.0003446+0.0000012)＝0.0007242壽命為：N＝1/D＝1381塊，即經(jīng)過(guò)1381個(gè)示例載荷快，該評(píng)估點(diǎn)發(fā)生蠕變-疲勞破壞。經(jīng)過(guò)以上八個(gè)步驟，即完成了對(duì)該高溫條件下三維應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的蠕變-疲勞損傷評(píng)估。工程上處理蠕變疲勞的方法常見(jiàn)有時(shí)間壽命分?jǐn)?shù)法、基于連續(xù)損傷力學(xué)(CDM)的方法、應(yīng)變范圍區(qū)分法等等。前述實(shí)施方式時(shí)間壽命分?jǐn)?shù)法將蠕變損傷和疲勞損傷分算。溫度升高會(huì)造成材料性能下降，而在變溫作用下對(duì)于疲勞損傷求解，采用單一溫度下的應(yīng)變壽命曲線就會(huì)不準(zhǔn)確，而又不可能具有每個(gè)溫度下的應(yīng)變壽命曲線，前述實(shí)施例提出了變溫作用下的疲勞損傷插值計(jì)算方法，提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性和合理性。材料發(fā)生多軸蠕變疲勞破壞，由于應(yīng)力是多軸的且大小是變化，不能簡(jiǎn)單地通過(guò)采用某一個(gè)應(yīng)力分量來(lái)表征持久應(yīng)力來(lái)求出蠕變損傷，前述實(shí)施例提出了在多軸蠕變疲勞損傷計(jì)算中一個(gè)反復(fù)的持久應(yīng)力計(jì)算方法，為蠕變損傷確定提供了依據(jù)。前述實(shí)施例尤其適合于評(píng)估處于高溫環(huán)境、三維應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)工作條件的 熱端部件低周多軸蠕變-疲勞損傷評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)，本發(fā)明人已經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，該方法在評(píng)估熱端部件高溫蠕變-疲勞壽命上具有較高的精度。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3