CN113109177B - 一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法 - Google Patents

一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法 Download PDF

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CN113109177B CN202110322864.5A CN202110322864A CN113109177B CN 113109177 B CN113109177 B CN 113109177B CN 202110322864 A CN202110322864 A CN 202110322864A CN 113109177 B CN113109177 B CN 113109177B
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Abstract

本发明公开了一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法，该方法能够考虑在多轴恒幅热机械加载下缺口对疲劳寿命的影响，即缺口对损伤机制的影响，包括缺口分别对疲劳损伤、氧化损伤、蠕变损伤的影响。通过多轴等温恒幅载荷下的缺口件根部的应力应变历程计算随温度变化的疲劳缺口系数Kf,将随温度变化的Kf结合名义应力载荷谱增量，进而计算得到缺口根部的应力应变历程。采用该方法计算得到的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测结果与试验结果对比误差分散在3倍带之内，这对实际工程构件寿命的准确预测具有重要的意义。

Description

一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法
技术领域
本发明属于多轴热机械疲劳强度理论领域，尤其涉及一种基于 Kf法的缺口件轴扭恒幅热机械疲劳寿命预测方法。
背景技术
在工程应用中，各种航天器、压力容器、核电站设备中不可避免地存在大量的几何不连续结构，如缺口、孔、洞等，这些缺口通常会引起应力集中。而且，在复杂的温度环境和多轴机械载荷下，构件缺口的位置往往会成为疲劳失效的敏感部位，由缺口引起的高应力梯度促进了构件局部疲劳裂纹萌生，随着疲劳损伤累积和裂纹扩展进一步导致构件疲劳破坏。因此，为了更准确地预测缺口构件的疲劳寿命，必须考虑缺口的影响。
其中最常见的是采用局部应力应变法计算构件危险部位的应力应变历程，进而计算寿命。但由于缺口的形状和尺寸各异，对缺口件疲劳寿命的影响显著不同，并且在不同温度载荷条件下，同一缺口对疲劳寿命的影响也不尽相同。在计算缺口件多轴热机疲劳寿命时，必须考虑不同形状和尺寸的缺口在不同温度载荷条件下对疲劳寿命的影响。而疲劳缺口系数Kf常用来表征缺口对疲劳寿命的影响，因此提出一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法对实际工程构件寿命的准确预测具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对缺口件多轴热机械疲劳强度计算的需求，提出了一种基于Kf法的缺口件寿命预测方法。该方法能够表征在多轴恒幅热机械加载下缺口对疲劳寿命的影响，包括缺口分别对疲劳损伤、氧化损伤、蠕变损伤的影响。
本发明的技术方案为一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法，该方法的实现步骤如下：
步骤(1)：在有限元仿真软件中对缺口件进行多组等温恒幅轴扭比例加载，载荷谱为应力控制且相同，每组设定温度不同。得到不同温度载荷条件下的缺口件根部的轴向与扭向的应力应变。
步骤(2)：根据在不同温度载荷条件下得到的缺口根部的应力应变计算疲劳缺口系数Kf，关于应力的疲劳缺口系数定义为缺口根部的最大应力与最大名义应力的比值，关于应变的疲劳缺口系数定义为缺口根部的最大应变与名义应变的比值，通过下式计算。
Figure BDA0002993488650000021
Figure BDA0002993488650000022
Figure BDA0002993488650000023
Figure BDA0002993488650000024
Figure BDA0002993488650000025
Figure BDA0002993488650000026
其中Kf,σ为关于轴向应力的疲劳缺口系数，Kf,ε为关于轴向应变的疲劳缺口系数，σmax为缺口根部轴向最大应力，εn,max为缺口根部轴向最大应变，σn,max为轴向最大名义应力，εn,max为轴向最大名义应变， E为该温度下的弹性模量，Kf,τ为关于剪切应力的疲劳缺口系数， Kf,γ为关于剪切应变的疲劳缺口系数，τmax为缺口根部最大剪切应力，γmax为缺口根部最大剪切应变，γn,max为最大剪切名义应力，γn,max为最大剪切名义应变，G为该温度下的剪切模量。
步骤(3)：分别将关于轴向应力与关于剪切应力的Kf值插值成温度的函数，得到随温度变化的关于应力的Kf值，通过下式计算：
Figure BDA0002993488650000031
Figure BDA0002993488650000032
aσ(T)＝A·e(BT)
aτ(T)＝C·e(DT)
其中，kT,x为轴向的理论应力集中系数，kT,xy为扭向的理论应力集中系数，aσ(T)为关于轴向应力的随温度变化的材料参数，aτ(T)为关于剪切应力的随温度变化的材料参数，ρ为缺口根部半径,T为温度，A， B，C，D为拟合得到的材料常数。
步骤(4)：分别将关于轴向应变与关于剪切应变的Kf值插值成温度的函数，得到随温度变化的关于应变的Kf值，通过下式计算：
Figure BDA0002993488650000041
Figure BDA0002993488650000042
aε(T)＝M·T2+N·T+H
aγ(T)＝P·T2+Q·T+S
其中，aε(T)为关于轴向应变的随温度变化的材料参数，aγ(T)为关于剪切应变的随温度变化的材料参数，M，N，H，P，Q，S为拟合得到的材料常数。
步骤(5)：将轴向与扭向的名义应力载荷谱划分成保证精度要求的m个区间，使用考虑温度影响的Kf结合名义应力载荷谱增量计算缺口根部轴向与扭向的应力应变增量，得到缺口根部轴向与扭向的应力应变历程，由下式计算：
Δσ＝Δσn·Kf,σ
Figure BDA0002993488650000043
Δτ＝Δτn·Kf,τ
Figure BDA0002993488650000044
其中，Δσn为每一区间轴向名义应力的增量值，Δτn为每一区间剪切名义应力增量值，Δσ为缺口根部轴向应力增量，Δτ为缺口根部剪切应力增量，Δε为缺口根部轴向应变增量，Δγ为缺口根部剪切应变增量，E(T)为插值成温度函数的弹性模量，G(T)为插值成温度函数的剪切模量。
步骤(6)：在0-180°的范围内每隔1°计算一遍在缺口根部与自由表面相垂直且与试件中心轴线夹角为θ的平面上的法向应变和剪切应变，并得到剪切应变范围和法向应变范围，确定缺口根部的临界面，临界面被定义为具有最大剪切应变范围且具有最大法向应变范围的平面，在缺口根部垂直自由表面且与试件中心轴线夹角为θ的平面，其法向应变和剪切应变可通过以下两个公式计算：
Figure BDA0002993488650000051
γθ＝(1+v)εx sin(2θ)-γxy cos(2θ)
其中，εθ是平面上的法向应变，γθ是平面上的剪应变，εx是缺口根部轴向应变，γxy是缺口根部剪切应变，ν是泊松比。
步骤(7)：根据临界面上的最大剪切应变范围Δγmax和相邻剪切应变转折点之间的法向应变范围
Figure BDA0002993488650000052
计算缺口根部临界面上的多轴疲劳损伤参量，并得到每个循环的纯疲劳损伤：
Figure BDA0002993488650000053
Figure BDA0002993488650000054
其中，Npf为纯疲劳寿命，σ′f为疲劳强度系数，b为疲劳强度指数.ε′f为疲劳延性系数，c为疲劳延性指数，E为室温下的弹性模量，Dpf为每个循环的纯疲劳损伤。
步骤(8)利用缺口根部的轴扭应力温度-时间历程计算每个区间的氧化层厚度与临界裂纹长度。
Figure BDA0002993488650000061
Figure BDA0002993488650000062
Figure BDA0002993488650000063
Figure BDA0002993488650000064
其中h是在加载历程的第i个区间上新形成的氧化层的厚度，A是氧化速率常数，Δt是第i个区间的时间增量，Ao是指数前因子，Qo是氧化的活化能，R是通用气体常数，Ki是第i个区间的绝对温度，ac是在第i个区间应力和温度下的临界裂纹长度，
Figure BDA0002993488650000065
是第i个区间的缺口根部的等效应力，Y是裂纹形状因子，a和c分别是半椭圆形表面裂纹的长轴和短轴，
Figure BDA0002993488650000066
是是从原点起的半径和长轴之间的夹角。
步骤(9)将每个区间计算得到的氧化损伤线性累加得到一个循环的氧化损伤，具体计算方式如下：
Figure BDA0002993488650000067
步骤(10)计算每一个区间的蠕变应力，如果某一区间的轴向应力值为正值，用该区间的拉扭应力的Mises等效应力作为蠕变应力，如果某一区间的轴向应力为负值，该区间上的蠕变应力取为0，具体计算方式如下：
Figure BDA0002993488650000071
其中，σci是缺口根部的蠕变应力，σi是区间i上的缺口根部的轴向应力，τi是区间i上缺口根部的剪切应力；
步骤(11)根据蠕变应力、温度和蠕变断裂时间的关系即材料的蠕变持久方程，计算每个区间的晶间蠕变损伤，累积得到一个循环的晶间蠕变损伤，将晶间蠕变损伤等效成穿晶蠕变损伤。
lgtci＝b0+b1(1.8T+492)+b2x+b3x2+b4x3
x＝lgσci
Figure BDA0002993488650000072
Figure BDA0002993488650000073
其中，Dc是一个循环的穿晶蠕变损伤，
Figure BDA0002993488650000074
是一个循环的晶间蠕变损伤，tci是蠕变持久断裂时间，T是区间i上的温度，Δti是区间i所经历的时间，b0,b1,b2,b3,b4是通过材料手册数据拟合出来的材料常数；β是晶间损伤等效因子，由单轴恒温试验数据拟合得到。
步骤(12)将分别考虑缺口影响的纯疲劳损伤、氧化损伤、蠕变损伤线性累加得到总损伤，并取其倒数得到寿命值。
Dtotal＝Dpf+Do+Dc
Figure BDA0002993488650000081
其中，Dtotal是总损伤，Nft是最终的预测寿命。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法，该方法考虑了缺口对疲劳寿命的影响，即采用时间分数法，计算了分别考虑缺口影响的纯疲劳损伤，氧化损伤，蠕变损伤，线性累加得到总损伤，并得到寿命。该方法所需的参数均可以根据单轴试验数据拟合得到，且计算方法简单。经过验证，采用该方法计算得到的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测结果误差均在3倍带之内。
附图说明
图1为缺口件的示意图。
图2为寿命预测与试验寿命对比图
图3为本方法的流程图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体实施方式。
采用缺口件的轴扭恒幅热机械疲劳试验对本发明作进一步说明，试验材料为镍基高温合金GH4169，试验温度为360-650℃，试验采用应力加载，加载波形为三角波。
一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法，具体实施方式如下：
步骤(1)：在有限元仿真软件中对缺口件进行多组等温恒幅轴扭比例加载，载荷谱为应力控制且相同，每组设定温度不同。得到不同温度载荷条件下的缺口件根部的轴向与扭向的应力应变。
步骤(2)：根据在不同温度载荷条件下得到的缺口根部的应力应变计算疲劳缺口系数Kf，关于应力的疲劳缺口系数定义为缺口根部的最大应力与最大名义应力的比值，关于应变的疲劳缺口系数定义为缺口根部的最大应变与名义应变的比值，通过下式计算。
Figure BDA0002993488650000091
Figure BDA0002993488650000092
Figure BDA0002993488650000093
Figure BDA0002993488650000094
Figure BDA0002993488650000095
Figure BDA0002993488650000096
其中Kf,σ为关于轴向应力的疲劳缺口系数，Kf,ε为关于轴向应变的疲劳缺口系数，σmax为缺口根部轴向最大应力，εn,max为缺口根部轴向最大应变，σn,max为轴向最大名义应力，εn,max为轴向最大名义应变， E为该温度下的弹性模量，Kf,τ为关于剪切应力的疲劳缺口系数， Kf,γ为关于剪切应变的疲劳缺口系数，τmax为缺口根部最大剪切应力，γmax为缺口根部最大剪切应变，γn,max为最大剪切名义应力，γn,max为最大剪切名义应变，G为该温度下的剪切模量。
步骤(3)：分别将关于轴向应力与关于剪切应力的Kf值插值成温度的函数，得到随温度变化的关于应力的Kf值，通过下式计算：
Figure BDA0002993488650000101
Figure BDA0002993488650000102
aσ(T)＝A·e(BT)
aτ(T)＝C·e(DT)
其中，kT,x为轴向的理论应力集中系数，kT,xy为扭向的理论应力集中系数，aσ(T)为关于轴向应力的随温度变化的材料参数，aτ(T)为关于剪切应力的随温度变化的材料参数，ρ为缺口根部半径,T为温度，A， B，C，D为拟合得到的材料常数。
步骤(4)：分别将关于轴向应变与关于剪切应变的Kf值插值成温度的函数，得到随温度变化的关于应变的Kf值，通过下式计算：
Figure BDA0002993488650000103
Figure BDA0002993488650000104
aε(T)＝M·T2+N·T+H
aγ(T)＝P·T2+Q·T+S
其中，aε(T)为关于轴向应变的随温度变化的材料参数，aγ(T)为关于剪切应变的随温度变化的材料参数，M，N，H，P，Q，S为拟合得到的材料常数。
步骤(5)：将轴向与扭向的名义应力载荷谱划分成保证精度要求的m个区间，使用考虑温度影响的Kf结合名义应力载荷谱增量计算缺口根部轴向与扭向的应力应变增量，得到缺口根部轴向与扭向的应力应变历程，由下式计算：
Δσ＝Δσn·Kf,σ
Figure BDA0002993488650000111
Δτ＝Δτn·Kf,τ
Figure BDA0002993488650000112
其中，Δσn为每一区间轴向名义应力的增量值，Δτn为每一区间剪切名义应力增量值，Δσ为缺口根部轴向应力增量，Δτ为缺口根部剪切应力增量，Δε为缺口根部轴向应变增量，Δγ为缺口根部剪切应变增量，E(T)为插值成温度函数的弹性模量，G(T)为插值成温度函数的剪切模量。
步骤(6)：在0-180°的范围内每隔1°计算一遍在缺口根部与自由表面相垂直且与试件中心轴线夹角为θ的平面上的法向应变和剪切应变，并得到剪切应变范围和法向应变范围，确定缺口根部的临界面，临界面被定义为具有最大剪切应变范围且具有最大法向应变范围的平面，在缺口根部垂直自由表面且与试件中心轴线夹角为θ的平面，其法向应变和剪切应变可通过以下两个公式计算：
Figure BDA0002993488650000121
γθ＝(1+v)εx sin(2θ)-γxy cos(2θ)
其中，εθ是平面上的法向应变，γθ是平面上的剪应变，εx是缺口根部轴向应变，γxy是缺口根部剪切应变，ν是泊松比。
步骤(7)：根据临界面上的最大剪切应变范围Δγmａx和相邻剪切应变转折点之间的法向应变范围
Figure BDA0002993488650000122
计算缺口根部临界面上的多轴疲劳损伤参量，并得到每个循环的纯疲劳损伤：
Figure BDA0002993488650000123
Figure BDA0002993488650000124
其中，Npf为纯疲劳寿命，σ′f为疲劳强度系数，b为疲劳强度指数.ε′f为疲劳延性系数，c为疲劳延性指数，E为室温下的弹性模量。
步骤(8)利用缺口根部的轴扭应力温度-时间历程计算每个区间的氧化层厚度与临界裂纹长度。
Figure BDA0002993488650000125
Figure BDA0002993488650000126
Figure BDA0002993488650000127
Figure BDA0002993488650000131
其中h是在加载历程的第i个区间上新形成的氧化层的厚度，A是氧化速率常数，Δt是第i个区间的时间增量，Ao是指数前因子，Qo是氧化的活化能，R是通用气体常数，Ki是第i个区间的绝对温度，ac是在第i个区间应力和温度下的临界裂纹长度，
Figure BDA0002993488650000132
是第i个区间的缺口根部的等效应力，Y是裂纹形状因子，a和c分别是半椭圆形表面裂纹的长轴和短轴，
Figure BDA0002993488650000133
是是从原点起的半径和长轴之间的夹角。
步骤(9)将每个区间计算得到的氧化损伤线性累加得到一个循环的氧化损伤，具体计算方式如下：
Figure BDA0002993488650000134
步骤(10)计算每一个区间的蠕变应力，如果某一区间的轴向应力值为正值，用该区间的拉扭应力的Mises等效应力作为蠕变应力，如果某一区间的轴向应力为负值，该区间上的蠕变应力取为0，具体计算方式如下：
Figure BDA0002993488650000135
其中，σci是缺口根部的蠕变应力，σi是区间i上的缺口根部的轴向应力，τi是区间i上缺口根部的剪切应力；
步骤(11)根据蠕变应力、温度和蠕变断裂时间的关系即材料的蠕变持久方程，计算每个区间的晶间蠕变损伤，累积得到一个循环的晶间蠕变损伤，将晶间蠕变损伤等效成穿晶蠕变损伤。
lgtci＝b0+b1(1.8T+492)+b2x+b3x2+b4x3
x＝lgσci
Figure BDA0002993488650000141
Figure BDA0002993488650000142
其中，Dc是一个循环的穿晶蠕变损伤，
Figure BDA0002993488650000143
是一个循环的晶间蠕变损伤，tci是蠕变持久断裂时间，T是区间i上的温度，Δti是区间i所经历的时间，b0,b1,b2,b3,b4是通过材料手册数据拟合出来的材料常数；β是晶间损伤等效因子，由单轴恒温试验数据拟合得到。
步骤(12)将分别考虑缺口影响的纯疲劳损伤、氧化损伤、蠕变损伤线性累加得到总损伤，并取其倒数得到寿命值。
Dtotal＝Dpf+Do+Dc
Figure BDA0002993488650000144
其中，Dtotａl是总损伤，Nft是最终的预测寿命。
本发明提供了一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法，该方法能够考虑在多轴恒幅热机械加载下缺口对疲劳寿命的影响，包括缺口分别对疲劳损伤、氧化损伤、蠕变损伤的影响，并分别计算了受缺口影响的疲劳损伤、氧化损伤、蠕变损伤，线性累加得到总损伤，并计算寿命。经过验证，采用该方法计算得到的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测结果与试验结果对比误差分散在3倍带之内，该方法对实际工程构件寿命预测的准确性具有重要的意义。

Claims (3)

1.一种基于Kf法的缺口构件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法，其特征在于：该方法的实现步骤如下，
步骤(1)：在有限元仿真软件中对缺口件进行多组等温恒幅轴扭比例加载，载荷谱为应力控制且相同，每组设定温度不同；得到不同温度载荷条件下的缺口件根部的轴向与扭向的应力应变；
步骤(2)：根据在不同温度载荷条件下得到的缺口根部的应力应变计算疲劳缺口系数Kf，关于应力的疲劳缺口系数定义为缺口根部的最大应力与最大名义应力的比值，关于应变的疲劳缺口系数定义为缺口根部的最大应变与名义应变的比值，通过下式计算；
Figure FDA0003862762850000011
Figure FDA0003862762850000012
Figure FDA0003862762850000013
Figure FDA0003862762850000014
Figure FDA0003862762850000015
Figure FDA0003862762850000016
其中Kf,σ为关于轴向应力的疲劳缺口系数，Kf,ε为关于轴向应变的疲劳缺口系数，σmax为缺口根部轴向最大应力，εmax为缺口根部轴向最大应变，σn,max为轴向最大名义应力，εn,max为轴向最大名义应变，E为该温度下的弹性模量，Kf,τ为关于剪切应力的疲劳缺口系数，Kf,γ为关于剪切应变的疲劳缺口系数，τmax为缺口根部最大剪切应力，γmax为缺口根部最大剪切应变，τn,max为最大剪切名义应力，γn,max为最大剪切名义应变，G为该温度下的剪切模量；
步骤(3)：分别将关于轴向应力与关于剪切应力的Kf值插值成温度的函数，得到随温度变化的关于应力的Kf值，通过下式计算：
Figure FDA0003862762850000021
Figure FDA0003862762850000022
aσ(T)＝F·e(B·T)
aτ(T)＝C·e(D·T)
其中，kT,x为轴向的理论应力集中系数，kT,xy为扭向的理论应力集中系数，aσ(T)为关于轴向应力的随温度变化的材料参数，aτ(T)为关于剪切应力的随温度变化的材料参数，ρ为缺口根部半径,T为温度，F，B，C，D为拟合得到的材料常数；
步骤(4)：分别将关于轴向应变与关于剪切应变的Kf值插值成温度的函数，得到随温度变化的关于应变的Kf值，通过下式计算：
Figure FDA0003862762850000023
Figure FDA0003862762850000024
Figure FDA0003862762850000031
其中，aε(T)为关于轴向应变的随温度变化的材料参数，aγ(T)为关于剪切应变的随温度变化的材料参数，M，N，H，P，Q，S为拟合得到的材料常数；
步骤(5)：将轴向与扭向的名义应力载荷谱划分成保证精度要求的m个区间，使用考虑温度影响的Kf结合名义应力载荷谱增量计算缺口根部轴向与扭向的应力应变增量，得到缺口根部轴向与扭向的应力应变历程，由下式计算：
Δσ＝Δσn·Kf,σ(T)
Figure FDA0003862762850000032
Δτ＝Δτn·Kf,τ(T)
Figure FDA0003862762850000033
其中，Δσn为每一区间轴向名义应力的增量值，Δτn为每一区间剪切名义应力增量值，Δσ为缺口根部轴向应力增量，Δτ为缺口根部剪切应力增量，Δε为缺口根部轴向应变增量，Δγ为缺口根部剪切应变增量，E(T)为插值成温度函数的弹性模量，G(T)为插值成温度函数的剪切模量；
步骤(6)：在0-180°的范围内每隔1°计算一遍在缺口根部与自由表面相垂直且与试件中心轴线夹角为θ的平面上的法向应变和剪切应变，并得到剪切应变范围和法向应变范围，确定缺口根部的临界面，临界面被定义为具有最大剪切应变范围且具有最大法向应变范围的平面，在缺口根部垂直自由表面且与试件中心轴线夹角为θ的平面，其法向应变和剪切应变可通过以下两个公式计算：
Figure FDA0003862762850000041
γθ＝(1+v)εx sin(2θ)-γxy cos(2θ)
其中，εθ是平面上的法向应变，γθ是平面上的剪应变，εx是缺口根部轴向应变，γxy是缺口根部剪切应变，ν是泊松比；
步骤(7)：根据临界面上的最大剪切应变范围Δγmax和相邻剪切应变转折点之间的法向应变范围
Figure FDA0003862762850000042
计算缺口根部临界面上的多轴疲劳损伤参量，并得到每个循环的纯疲劳损伤：
Figure FDA0003862762850000043
Figure FDA0003862762850000044
其中，Npf为纯疲劳寿命，σ′f为疲劳强度系数，b为疲劳强度指数.ε′f为疲劳延性系数，c为疲劳延性指数，Eroom为室温下的弹性模量；
步骤(8)利用缺口根部的轴扭应力温度-时间历程计算每个区间的氧化层厚度与临界裂纹长度；
Figure FDA0003862762850000045
Figure FDA0003862762850000046
Figure FDA0003862762850000051
Figure FDA0003862762850000052
其中h是在加载历程的第i个区间上新形成的氧化层的厚度，A是氧化速率常数，Δt是第i个区间的时间增量，Ao是指数前因子，Qo是氧化的活化能，R是通用气体常数，Ki是第i个区间的绝对温度，ac是在第i个区间应力和温度下的临界裂纹长度，KIC是在第i个区间应力和温度下的断裂韧度，
Figure FDA0003862762850000053
是第i个区间的缺口根部的等效应力，Y是裂纹形状因子，a和l分别是半椭圆形表面裂纹的长轴和短轴，
Figure FDA0003862762850000054
是是从原点起的半径和长轴之间的夹角；
步骤(9)将每个区间计算得到的氧化损伤线性累加得到一个循环的氧化损伤，具体计算方式如下：
Figure FDA0003862762850000055
步骤(10)计算每一个区间的蠕变应力，如果某一区间的轴向应力值为正值，用该区间的拉扭应力的Mises等效应力作为蠕变应力，如果某一区间的轴向应力为负值，该区间上的蠕变应力取为0，具体计算方式如下：
Figure FDA0003862762850000061
其中，σci是缺口根部的蠕变应力，σi是区间i上的缺口根部的轴向应力，τi是区间i上缺口根部的剪切应力；
步骤(11)根据蠕变应力、温度和蠕变断裂时间的关系即材料的蠕变持久方程，计算每个区间的晶间蠕变损伤，累积得到一个循环的晶间蠕变损伤，将晶间蠕变损伤等效成穿晶蠕变损伤；
lgtci＝b0+b1(1.8T+492)+b2x+b3x2+b4x3
x＝lgσci
Figure FDA0003862762850000062
Figure FDA0003862762850000063
其中，Dc是一个循环的穿晶蠕变损伤，
Figure FDA0003862762850000064
是一个循环的晶间蠕变损伤，tci是蠕变持久断裂时间，T是区间i上的温度，Δti是区间i所经历的时间，b0,b1,b2,b3,b4是通过材料手册数据拟合出来的材料常数；β是晶间损伤等效因子，由单轴恒温试验数据拟合得到；
步骤(12)将分别考虑缺口影响的纯疲劳损伤、氧化损伤、蠕变损伤线性累加得到总损伤，并取其倒数得到寿命值；
Dtotal＝Dpf+Do+Dc
Figure FDA0003862762850000065
其中，Dtotal是总损伤，Nft是最终的预测寿命。
2.根据权利要求1所述的一种基于Kf法的缺口构件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法，其特征在于：步骤(3)中，分别将关于轴向应力与关于剪切应力的Kf值插值成温度的函数，得到随温度变化的关于应力的Kf值，通过下式计算
Figure FDA0003862762850000071
Figure FDA0003862762850000072
aσ(T)＝F·e(B·T)
aτ(T)＝C·e(D·T)
其中，kT,x为轴向的理论应力集中系数，kT,xy为扭向的理论应力集中系数，aσ(T)为关于轴向应力的随温度变化的材料参数，aτ(T)为关于剪切应力的随温度变化的材料参数，ρ为缺口根部半径,T为温度，F，B，C，D为拟合得到的材料常数。
3.根据权利要求1所述的一种基于Kf法的缺口构件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法，其特征在于：步骤(4)中，分别将关于轴向应变与关于剪切应变的Kf值插值成温度的函数，得到随温度变化的关于应变的Kf值，通过下式计算：
Figure FDA0003862762850000073
Figure FDA0003862762850000081
aε(T)＝M·T2+N·T+H
aγ(T)＝P·T2+Q·T+S
其中，aε(T)为关于轴向应变的随温度变化的材料参数，aγ(T)为关于剪切应变的随温度变化的材料参数，M，N，H，P，Q，S为拟合得到的材料常数。
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