(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210585630.4 (22)申请日 2022.05.26 (71)申请人 华东理工大 学 地址 200237 上海市徐汇区梅陇路13 0号 申请人 南京工业大 学　 中国联合重型燃气轮 机技术有限公 司　 苏州热工 研究院有限公司 (72)发明人 张显程　孙莉　王润梓　王小威　 涂善东　谈建平　束国刚　张国栋　 张丁午　夏咸喜　唐敏锦　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 专利代理师 程华(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确 定方法及系统 (57)摘要 本发明涉及蠕变疲劳损伤评定技术领域， 公 开了考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确 定方法及系统。 通过计算目标材料的蠕变损伤Dc 和疲劳损伤Df确定第一蠕变疲劳损伤交互准则 方程， 基于拉伸塑性应变能UT确定材料性能退化 参量Dm， 通过Dm、 第一蠕变疲劳损伤交互准则方 程确定材料蠕变疲劳损伤等级以及与材料性能 退化相关的第二蠕变疲劳损伤交互准则方程， 绘 制三维蠕变疲劳损伤评定图， 将服役部件参量状 态点(Dm， Dc， Df)置于评定图中， 确定服役部件蠕 变疲劳损伤等级和服役部件是否发生蠕变疲劳 失效。 本发 明可以鉴别高温环 境下使用的服役部 件材料损伤等级以及在设计剩余服役时间内是 否发生蠕变疲劳失效。 权利要求书4页 说明书12页 附图6页 CN 114936498 A 2022.08.23 CN 114936498 A 1.考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确定方法， 其特征在于， 所述蠕变疲劳损伤 等级确定方法包括： 对目标材料进行多组中断蠕变疲劳试验和多组中断后 拉伸试验， 确 定材料参数 l、 a 以及b； 基于所述材 料参数 和l， 计算所述目标 材料的蠕变损伤Dc； 基于所述材 料参数a和b， 计算所述目标 材料的疲劳损伤Df； 基于所述目标 材料的蠕变损伤Dc和疲劳损伤Df， 确定第一蠕变疲劳损伤交 互准则方程； 计算各个中断寿命的拉伸塑性应 变能UT； 基于所述拉伸塑性应 变能UT， 确定与所述UT相关的材 料性能退化 参量Dm； 基于所述材 料性能退化 参量Dm， 划分蠕变疲劳损伤等级； 基于所述材料性能退化参量Dm和所述第一蠕变疲劳损伤交互准则方程， 确定在不同材 料性能退化 参量Dm下第一蠕变疲劳损伤交 互准则的损伤临界值Dt； 基于所述损伤临界值Dt， 确定与材 料性能退化相关的第二蠕变疲劳损伤交 互准则方程； 基于所述第 二蠕变疲劳损伤 交互准则方程和所述蠕变疲劳损伤等级， 以所述蠕变损伤 Dc为x轴， 以所述疲劳损伤Df为y轴， 以所述材料性能退化参量Dm为z轴， 绘制三维蠕变疲劳损 伤评定图， 所述三维蠕变疲劳损伤评定图用于确定部件的蠕变疲劳损伤等级以及确定部件 是否发生蠕变疲劳失效； 所述 三维蠕变疲劳损伤评 定图包括： 安全区和非安全区； 计算服役部件的参 量(Dm， Dc， Df)； 将所述服役部件的参量(Dm， Dc， Df)作为状态点置于所述三维蠕变疲劳损伤评定图中， 确定所述 服役部件的蠕变疲劳损伤等级以及所述 服役部件是否发生蠕变疲劳失效。 2.根据权利要求1所述的考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确定方法， 其特征在 于， 所述对目标材料进行多组中断蠕变疲劳试验和多组中断后拉伸试验， 确定材料参数 l、 a以及b具体包括： 通过不同应力水平下的高温蠕变试验， 获得目标材料的每个应力水平σ 下的蠕变延性 应变 εf、 蠕变断裂时间tR； 基于所述应力水平σ、 所述蠕变延性应变εf以及所述蠕变断裂时间tR， 确定蠕变试验条 件下的蠕变 应变能密度耗散率 基于所述蠕变 应变能密度耗散率 确定失效应 变能密度wf； 基于所述蠕变应变能密度耗散率 和所述失效应变能密度wf， 确定所述材料参数 和 l； 通过相同温度不同应变幅的应变控制下的疲劳试验， 获得各应变幅下稳态周次的塑性 应变范围Δ εp、 峰值应力σmax以及疲劳试验寿命N0； 基于所述塑性应变范围Δεp、 峰值应力σmax以及疲劳试验寿命N0确定所述材料参数a和 b。 3.根据权利要求1所述的考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确定方法， 其特征在 于， 所述目标 材料的蠕变损伤Dc具体通过以下公式计算： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114936498 A 2其中， Dc为蠕变损伤， th为蠕变疲劳试验稳态周次的保载时间， Δεc为稳态周次保载时 间内产生不可回复的应变范围， σmax为蠕变疲劳试验稳态周次的峰值应力， Δσr为稳态周次 保载开始和结束阶段应力水平的差值， 和l为材料参数， Ne为剩余蠕变疲劳寿命周次。 4.根据权利要求1所述的考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确定方法， 其特征在 于， 所述目标 材料的疲劳损伤Df具体通过以下公式计算： 其中， Df为疲劳损伤， Δ εp为蠕变疲劳试验稳态周次 的塑性应变范围， a和b为材料参数， σmax为蠕变疲劳试验稳态周次的峰值应力， Ne为剩余蠕变疲劳寿命周次。 5.根据权利要求1所述的考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确定方法， 其特征在 于， 所述各个中断寿命的拉伸塑性应 变能UT具体通过以下公式计算： 其中， UT为拉伸塑性应变能， εp为真实塑性应变， σ( εp)为塑性应变对应的真实应力， εt为 真实断裂 应变。 6.根据权利要求1所述的考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确定方法， 其特征在 于， 所述材 料性能退化 参量Dm的确定公式如下： 其中， UT(0)为未损伤材 料的拉伸塑性应 变能， UT(N)为第N周次材 料的拉伸塑性应 变能。 7.根据权利要求1所述的考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确定方法， 其特征在 于， 所述损伤临界值Dt的确定方程如下： Dt＝1‑(Dm)m 其中， Dt为损伤临界值， m为非线性 最小二乘法拟合得到的幂指数。 8.根据权利要求1所述的考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确定方法， 其特征在 于， 基于所述损伤临界值Dt， 确定与材料性能退化相关的第二蠕变疲劳损伤交互准则方程 具体包括： 确定线性损伤累积准则方程， 所述线性损伤累积准则方程 为： Df+Dc＝1‑(Dm)m； 确定双线性交 互准则方程， 所述双线性交 互准则方程 为： 确定简化连续交 互准则方程， 所述简化连续交 互准则方程 为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114936498 A 3