CN113567225A - 一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，涉及高温部件持久小载荷删除谱确定技术领域，具体为一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，包括以下步骤：S1、材料高温持久试验；S2、持久载荷阈值应力确定；S3持久小载荷删除谱确定方法。该高温部件持久小载荷删除谱确定方法中，只需进行高温持久试验，获得一系列同一温度不同应力条件下的最小蠕变速率，即可确定不同温度下的阈值应力，所需参数少，试验简单，成本低，并可应用于工程中常见的沉淀强化合金、固溶强化合金等材料，适用性强。
Description
技术领域
本发明涉及高温部件持久小载荷删除谱确定技术领域，具体为一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法。
背景技术
对于航空发动机、燃气轮机、发电站热端部件等高温材料长期工作在高温、高应力条件下，在持久载荷的长期作用下极易发生失效，因此必须依据其服役载荷条件开展寿命评定试验，以确定其使用寿命。然而从实际服役载荷谱获知，高温部件长期受到对使用寿命无影响或影响较小的持久小载荷的作用，若采用原始载荷谱进行试验，存在试验周期长、成本较高等弊端，因此必须将对使用寿命无影响或影响不大的持久小载荷进行删除，得到持久小载荷删除谱，利用该删除谱进行寿命评定试验。
目前普遍采用的方法为将持久载荷保持时间与该载荷状态下蠕变寿命之比小于0.01％的载荷状态视为持久小载荷，并将其进行删除编制小载荷删除谱。显然该方法没有科学的理论依据，工程经验化严重的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，包括以下步骤：
S1、材料高温持久试验；
S2、持久载荷阈值应力确定；
S3持久小载荷删除谱确定方法。
可选的，所述步骤S1、材料高温持久试验中，采用的试验器械包括蠕变试验机，在同一温度下进行不同应力水平的持久试验，获得不同应力水平对应的持久载荷最小蠕变速率
可选的，所述步骤S2、持久载荷阈值应力确定中，基于最小蠕变速率数据，利用公式
建立最小蠕变速率、应力与阈值应力之间的关系，进而得到不同温度对应的阈值应力水平；
式中，A为常数，σ为应力，σth为该温度下对应的阈值应力水平。
可选的，所述步骤S3持久小载荷删除谱确定方法中，基于步骤S2得到的阈值应力水平，将原始载荷谱中小于该阈值应力的持久载荷视为小载荷，进而将其删除，最终得到持久小载荷删除谱。
本发明提供了一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，具备以下有益效果：
1、该高温部件持久小载荷删除谱确定方法中，只需进行高温持久试验，获得一系列同一温度不同应力条件下的最小蠕变速率
即可确定不同温度下的阈值应力，所需参数少，试验简单，成本低。
2、该高温部件持久小载荷删除谱确定方法，可应用于工程中常见的沉淀强化合金、固溶强化合金等材料，适用性强。
附图说明
图1为本发明600℃下阈值应力确定方法示意图；
图2为本发明持久小载荷删除谱确定流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施案例一
请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，包括以下步骤：
S1、材料高温持久试验：采用的试验器械包括蠕变试验机，在同一温度下进行多组不同应力水平的持久试验，一般可在同一温度下选择5-7组应力水平，当进入稳态蠕变阶段后即可停止试验，从而获得不同应力水平对应的持久载荷最小蠕变速率
S2、持久载荷阈值应力确定：基于持久载荷最小蠕变速率数据
利用公式
建立最小蠕变速率
应力σ与阈值应力σth之间的关系，进而得到不同温度对应的阈值应力水平；
式中，A为常数，σ为应力，σth为该温度下对应的阈值应力水平。
阈值应力具体计算流程为：
首先，将公式两边同乘以1/5幂，得到：
随后，线性拟合
试验数据，拟合直线与X轴截距即为该温度下对应的阈值应力；
然后，重复上述步骤，即可得到不同温度下对应的阈值应力水平，而其他温度下的阈值应力值也可通过线性插值方式得到；
S3、持久小载荷删除谱确定方法：基于步骤S2得到的阈值应力水平σth，可以将原始载荷谱中小于该阈值应力水平的持久载荷视为持久小载荷，进而将其删除，最终得到持久小载荷删除谱。
实施案例二
如附图1至图2所示，将本发明的持久小载荷删除谱确定方法应用到镍基高温合金GH4169材料的持久小载荷删除谱确定中，包括以下步骤：
步骤1、在600℃下进行GH4169材料在6组不同应力水平下的高温持久试验，得到该温度不同应力条件下对应的最小蠕变速率
步骤2、线性拟合
试验数据，如图1所示，拟合直线与X轴的截距即为该600℃条件下对应的阈值应力，得到阈值应力值为σth＝623MPa；
步骤3、基于该阈值应力大小，即可将原始载荷谱中小于623MPa的持久载荷视为持久小载荷，从而可以将其进行删除，最终得到持久小载荷删除谱，从图2可以看出，与原始载荷谱相比，小载荷删除谱试验时间显著降低，这将极大缩短试验时间，节约成本。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，包括以下步骤：
S1、材料高温持久试验；
S2、持久载荷阈值应力确定；
S3持久小载荷删除谱确定方法。
2.根据权利要求1所述的一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，其特征在于：所述步骤S1、材料高温持久试验中，采用的试验器械包括蠕变试验机，在同一温度下进行不同应力水平的持久试验，获得不同应力水平对应的持久载荷最小蠕变速率
3.根据权利要求1所述的一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，其特征在于：所述步骤S2、持久载荷阈值应力确定中，基于最小蠕变速率数据，利用公式
建立最小蠕变速率、应力与阈值应力之间的关系，进而得到不同温度对应的阈值应力水平；
式中，A为常数，σ为应力，σth为该温度下对应的阈值应力水平。
4.根据权利要求1所述的一种高温部件持久小载荷删除谱确定方法，其特征在于：所述步骤S3持久小载荷删除谱确定方法中，基于步骤S2得到的阈值应力水平，将原始载荷谱中小于该阈值应力的持久载荷视为小载荷，进而将其删除，最终得到持久小载荷删除谱。
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Publications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113567225A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114509260A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-05-17 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 航空发动机高速内外圈同转滚子轴承的加速等效试验方法 |
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2021
- 2021-07-15 CN CN202110801969.9A patent/CN113567225A/zh active Pending
Cited By (2)
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