CN116840084A - 一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法及系统,属于金属腐蚀评估领域,方法包括:对未损伤构件试样进行不同循环周次的预疲劳中断实验,并测量疲劳损伤试样的局部取向差平均值;对慢应变速率拉伸试样进行慢应变速率拉伸实验确定应力应变曲线;根据应力应变曲线计算各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值;分别将各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值进行线性拟合,确定线性拟合效果最佳的候选参数;测量待评估损伤构件的局部取向差平均值,并根据应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系确定待评估损伤构件的应力腐蚀敏感性值。本发明提高了服役构件的应力腐蚀敏感性值的计算效率。
Description
技术领域
本发明涉及金属腐蚀评估领域,特别是涉及一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法及系统。
背景技术
机械构件在工作的过程中,不可避免的会受到各种形式的损伤累积,如低周疲劳损伤、高周疲劳损伤、蠕变损伤等。而这种损伤的累积所引起的微观结构的变化会使得构件的抗腐蚀性能发生改变。在腐蚀环境下工作的承载构件,有发生应力腐蚀的风险。如何快速评定受到损伤后构件材料的抗应力腐蚀性能,对于安全生产有重要意义。
传统的快速评定材料应力腐蚀敏感性的方法为慢应变速率实验法。但对于受损构件而言,要取得足以加工慢拉伸试样的材料,对于构件的破坏性太大,并不现实,且该方法过程复杂,难以快速获得结果。
因此,有必要提供一种新的能够快速评定承载构件受疲劳损伤后的应力腐蚀敏感性的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法及系统,可简单、快速地评定受损承载构件的应力腐蚀敏感性值。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法,包括:
对未损伤构件试样进行预疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并测量所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值;
将所述疲劳损伤试样加工成慢应变速率拉伸试样;
对慢应变速率拉伸试样进行慢应变速率拉伸实验,确定所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线;
根据所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线,计算各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值;所述候选参数包括抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、断裂时间及曲线包围面积;
分别将各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值进行线性拟合,并确定线性拟合效果最佳的候选参数;
根据线性拟合效果最佳的候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值的线性拟合结果,确定应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系;
测量待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值;
根据所述待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值及应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系,确定所述待评估疲劳损伤构件的应力腐蚀敏感性值。
可选地,所述未损伤构件试样的数量为多个;各未损伤构件试样预疲劳实验的循环加载周次不同。
可选地,对未损伤构件试样进行预疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并测量疲劳损伤试样的局部取向差平均值,具体包括:
对所述未损伤构件试样进行应变控制下的中断疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并沿垂直于所述疲劳损伤试样的轴线方向截取设定尺寸的试样,得到微观观察试样;
对所述微观观察试样进行砂纸研磨处理,并使用氧化物抛光悬浮液进行抛光后进行背散射电子衍射测量,得到所述疲劳损伤试样的局部取向差图;
根据所述疲劳损伤试样的局部取向差图,确定所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值。
可选地,将疲劳损伤试样加工成慢应变速率拉伸试样,具体包括:
沿平行于预疲劳试样轴线方向截取设定尺寸的慢应变速率拉伸试样。
可选地,采用以下公式,计算候选参数j对应的应力腐蚀敏感性值:
其中,Ij为候选参数j对应的应力腐蚀敏感性值,SSRTs,j为慢应变速率拉伸实验后候选参数j的值,SSRTa,j为在惰性环境下候选参数j的值。
可选地,分别将各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值进行线性拟合,并根据线性拟合结果确定线性拟合效果最佳的候选参数,具体包括:
根据所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值,计算局部取向差平均值的敏感因子:
其中,DK为局部取向差平均值的敏感因子,Ki为在i个循环加载周次后的局部取向差平均值,K0为在无疲劳损伤情况下的局部取向差平均值;
针对任一候选参数,根据所述候选参数的应力腐蚀敏感性值,计算所述候选参数的敏感因子:
其中,DI为候选参数的敏感因子,Ii为在i个循环加载周次的应力腐蚀敏感性值,I0为在无疲劳损伤情况下的应力腐蚀敏感性值;
将所述局部取向差平均值的敏感因子分别与各候选参数的敏感因子进行线性拟合,并根据线性拟合结果确定最优参数;所述最优参数为拟合度最高的敏感因子对应的候选参数;
根据所述最优参数的应力腐蚀敏感性值及所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值,确定线性拟合效果最佳的候选参数。
为实现上述目的,本发明还提供了如下方案:
一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的系统,包括:
预疲劳实验模块,用于对未损伤构件试样进行预疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并测量所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值;
试样加工模块,与所述预疲劳实验模块关联,用于将所述疲劳损伤试样加工成慢应变速率拉伸试样;
慢应变速率拉伸模块,与所述试样加工模块连接,用于对慢应变速率拉伸试样进行慢应变速率拉伸实验,确定所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线;
应力腐蚀敏感性计算模块,与所述慢应变速率拉伸模块连接,用于根据所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线,计算各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值;所述候选参数包括抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、断裂时间及曲线包围面积;
线性拟合模块,分别与所述预疲劳实验模块及所述应力腐蚀敏感性计算模块连接,用于分别将各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值进行线性拟合,并确定线性拟合效果最佳的候选参数;
关系确定模块,与所述线性拟合模块连接,用于根据线性拟合效果最佳的候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值的线性拟合结果,确定应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系;
微观结构测量模块,用于测量待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值;
评定模块,分别与所述关系确定模块及所述微观结构测量模块连接,用于根据所述待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值及应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系,确定所述待评估疲劳损伤构件的应力腐蚀敏感性值。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明首先对未损伤构件试样进行预疲劳实验及慢应变速率拉伸实验,建立了承载构件受损伤程度(局部取向差平均值)与应力腐蚀敏感性的线性关系,在承载构件受到损伤后,可直接测量承载构件的KAM平均值,根据线性关系式即可快速确定疲劳损伤对应力腐蚀敏感性的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法的流程图;
图2为预疲劳实验所需试样的几何尺寸示意图;
图3为慢应变速率拉伸试样的几何尺寸示意图;
图4为KAM平均值的敏感因子与断面收缩率和曲线包围面积的敏感因子的线性拟合结果图;
图5为本发明提供的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的系统的示意图。
符号说明:
1-预疲劳实验模块,2-试样加工模块,3-慢应变速率拉伸模块,4-应力腐蚀敏感性计算模块,5-线性拟合模块,6-关系确定模块,7-微观结构测量模块,8-评定模块。
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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法及系统,在构件受到损伤后,可通过测量构件的局部取向差(KernelAverage Misorientation,KAM)平均值,依据线性关系式快速表征疲劳损伤对应力腐蚀敏感性的影响。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示,本实施例提供了一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法,包括:
步骤100:对未损伤构件试样进行预疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并测量所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值。
具体地,对所述未损伤构件试样进行应变控制下的中断疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并沿垂直于所述疲劳损伤试样的轴线方向截取设定尺寸的试样,得到微观观察试样。对所述微观观察试样进行砂纸研磨处理,并使用氧化物抛光悬浮液进行抛光后进行背散射电子衍射测量,得到所述疲劳损伤试样的局部取向差图。根据所述疲劳损伤试样的局部取向差图,确定所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值。
优选地,所述未损伤构件试样的数量为多个;各未损伤构件试样预疲劳实验的循环加载周次不同。
使用与需要评定的承载构件相同的材料(承载构件试样),进行不同循环加载周次的预疲劳实验。测量不同循环加载周次疲劳后试样的KAM平均值。
具体地,采用中断应变控制的低周疲劳(LowCycleFatigue,LCF)实验对未损伤材料进行预疲劳实验。LCF实验采用三角形波形,在室温下进行,选用合适的应变比、应变幅值和应变速率。沿垂直于预疲劳实验的轴线方向截取设定尺寸的微观观察试样,对所述微观观察试样进行砂纸研磨处理,并使用氧化物抛光悬浮液进行抛光,进行背散射电子衍射(ElectronBackscatter Diffraction,EBSD)测量,从而得到不同循环加载周次的KAM图,并计算得到其对应的KAM平均值。
步骤200:将疲劳损伤试样加工成慢应变速率拉伸试样。
在本实施例中,沿平行于疲劳试样轴线方向截取设定尺寸的慢应变速率拉伸试样。
步骤300:对慢应变速率拉伸试样进行慢应变速率拉伸实验,确定所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线。
具体地,采用与实际工况相对应的环境进行慢应变速率拉伸实验,并选取合适的加载应变速率,一般选用10-6s-1作为实验应变速率。
步骤400:根据所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线,计算各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值。所述候选参数包括抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、断裂时间及曲线包围面积。
采用以下公式计算候选参数j对应的应力腐蚀敏感性值:
其中,Ij为候选参数j对应的应力腐蚀敏感性值,该值越大,说明材料应力腐蚀敏感性越高,SSRTs,j为慢应变速率拉伸实验后候选参数j的值,即材料在腐蚀环境下实验得到的结果,SSRTa,j为在惰性环境下候选参数j的值,即材料在惰性环境下实验得到的结果。
步骤500:分别将各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值进行线性拟合,并确定线性拟合效果最佳的候选参数。
具体地,根据所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值,计算局部取向差平均值的敏感因子。针对任一候选参数,根据所述候选参数的应力腐蚀敏感性值,计算所述候选参数的敏感因子。将所述局部取向差平均值的敏感因子分别与各候选参数的敏感因子进行线性拟合,并根据线性拟合结果确定最优参数。所述最优参数为拟合度最高的敏感因子对应的候选参数。根据所述最优参数的应力腐蚀敏感性值及所述疲劳损伤构件试样的局部取向差平均值,确定线性拟合效果最佳的候选参数。
在得到不同候选参数表征的应力腐蚀敏感性值后,可计算KAM值与不同候选参数表征的应力腐蚀敏感性值的敏感因子,而后用KAM平均值敏感因子和不同候选参数表征的应力腐蚀敏感性值的敏感因子进行线性拟合,并选择拟合程度最高的候选参数计算得到的应力腐蚀敏感性,将其确定为表征材料应力腐蚀敏感性的参数。
步骤600:根据线性拟合效果最佳的候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值的线性拟合结果,确定应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系。
步骤700:测量待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值。
步骤800:根据所述待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值及应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系,确定所述待评估疲劳损伤构件的应力腐蚀敏感性值。
当承载构件受到损伤后,可通过获取小部分材料进行KAM测量,得到其KAM平均值后,通过线性关系即可快速计算得到其应力腐蚀敏感性值。
本发明首先建立了承载构件受损伤程度(局部取向差平均值)与应力腐蚀敏感性的线性关系,通过对被测材料进行预疲劳实验后测量KAM平均值并进行慢应变速率拉伸实验,测得其不同参数表征的应力腐蚀敏感性数值,并计算KAM平均值和各应力腐蚀敏感性值的敏感系数。随后对KAM平均值敏感系数与各应力腐蚀敏感性值对应的敏感系数进行线性拟合,得到拟合结果良好的参数表征的应力腐蚀敏感性值。从而可以通过测量KAM平均值快速计算得到受到损伤后构件的应力腐蚀敏感性。
为了更好的理解本发明的方案,下面以测试材料25Cr2Ni2MoV为例进一步进行说明。
测试材料的化学成分如表1所示。使用该材料加工出预疲劳实验所需的承载构件未损伤试样,试样的几何尺寸如图2所示。对未损伤试样进行应变控制下的中断疲劳实验,中断疲劳实验载荷谱加载方式为三角波加载,实验温度为25℃,应变比为-1,应变幅值为±0.3%,实验采用0.008mm/mm·s-1的恒定应变加载速率。疲劳寿命实验结果表示,在当前条件下25Cr2Ni2MoV的平均寿命约为24000周。因此,选取中断疲劳循环周次为5000周、10000周、15000周和20000周的试样来进行疲劳损伤研究。
表125Cr2Ni2MoV转子钢母材和焊缝材料的化学成分
在得到不同循环周次疲劳后的试样之后,从垂直于预疲劳实验的试样轴线方向截取厚度2mm,直径11mm的圆形试样进行EBSD实验。其中电镜放大倍数为1000倍,扫描步长0.1μm。在实验前,试样需依次使用粒度为220目、400目、800目、1200目和2000目的SiC砂纸研磨,并使用氧化物抛光悬浮液(OP-UNonDry)抛光一小时。在实验结束后,通过Channel5软件分析不同疲劳周次试样的KAM图和局部取向差分布。表2为计算得出的不同循环加载周次疲劳后材料的KAM平均值。
表2KAM平均值
循环周次 | KAM(°) |
未疲劳 | 0.698 |
5000周 | 0.579 |
10000周 | 0.530 |
15000周 | 0.512 |
20000周 | 0.503 |
在完成EBSD测量后,将不同循环加载周次疲劳后的试样加工为慢应变速率拉伸实验试样。慢应变速率拉伸试样的几何尺寸如图3所示。慢应变速率拉伸实验设备为美国Cortest公司生产的应力腐蚀实验机,为模拟构件实际服役过程中的运转工况,采用180℃空气与180℃、3.5%NaCl溶液环境对照实验的形式来评估不同疲劳损伤下试样的应力腐蚀开裂敏感性。使用去离子水、无水乙醇和丙酮对试样进行超声清洗。通过位移传感器与载荷传感器记录实验过程中的应力-应变曲线,实验过程应变加载速率为10-6s-1,每种条件下采用三组平行试样。
在完成慢应变速率拉伸实验后,得到不同循环加载周次疲劳后试样的应力应变曲线。分别以抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、断裂时间和应力应变曲线包含的面积作为参数计算其应力腐蚀敏感性值。慢应变速率拉伸实验结果和应力腐蚀敏感性计算结果分别如表3和表4所示。结果表明由抗拉强度和屈服强度计算的应力腐蚀开裂敏感系数较小,而断裂时间计算的应力腐蚀开裂敏感系数值过大,都不适合反映疲劳损伤对应力腐蚀开裂性能的影响。只有断面收缩率和应力应变曲线包围面积的变化趋势能较好的匹配KAM值的变化。
表3慢应变速率拉伸实验结果
表4应力腐蚀敏感性计算结果
σb为抗拉强度,σs为屈服强度,为断面收缩率,t为断裂时间,A为曲线包围面积,Ib为抗拉强度的应力腐蚀敏感性值,Is为屈服强度的应力腐蚀敏感性值,Iφ为断面收缩率的应力腐蚀敏感性值,It为断裂时间的应力腐蚀敏感性值,IA为曲线包围面积的应力腐蚀敏感性值。
通过下列公式计算KAM值和应力腐蚀开裂(StressCorrosionCracking,SCC)敏感因子,并令KAM平均值的敏感因子DK分别与断面收缩率的敏感因子和曲线包围面积的敏感因子DIA进行线性拟合,得到结果如图4所示。结果显示DK与/>的线性拟合程度更高,拟合效果更好,所以确定用/>表征受损伤后的应力腐蚀敏感性,并获得了DK与/>的线性关系式。
其中,Ki为在i个循环加载周次后的KAM平均值,K0为在无疲劳损伤情况下的KAM平均值,为在i个循环加载周次后断面收缩率的应力腐蚀敏感性值,/>为在无疲劳损伤情况下断面收缩率的应力腐蚀敏感性值,IAi为在i个循环加载周次后曲线包围面积的应力腐蚀敏感性值,IA0为在无疲劳损伤情况下曲线包围面积的应力腐蚀敏感性值。
在构件受到损伤后,可通过测量构件的KAM平均值,依据线性关系式快速表征疲劳损伤对应力腐蚀敏感性的影响。
实施例二
为了执行上述实施例一对应的方法,以实现相应的功能和技术效果,下面提供一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的系统。
如图5所示,本实施例提供的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的系统包括:预疲劳实验模块1、试样加工模块2、慢应变速率拉伸模块3、应力腐蚀敏感性计算模块4、线性拟合模块5、关系确定模块6、微观结构测量模块7及评定模块8。
其中,预疲劳实验模块1用于对未损伤构件试样进行预疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并测量所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值。
试样加工模块2与所述预疲劳实验模块1关联,试样加工模块2用于将所述疲劳损伤试样加工成慢应变速率拉伸试样。
慢应变速率拉伸模块3与所述试样加工模块2关联,慢应变速率拉伸模块3用于对慢应变速率拉伸试样进行慢应变速率拉伸实验,确定所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线。
应力腐蚀敏感性计算模块4与所述慢应变速率拉伸模块3连接,应力腐蚀敏感性计算模块4用于根据所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线,计算各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值。所述候选参数包括抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、断裂时间及曲线包围面积。
线性拟合模块5分别与所述预疲劳实验模块1及所述应力腐蚀敏感性计算模块4连接,线性拟合模块5用于分别将各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值进行线性拟合,并确定线性拟合效果最佳的候选参数。
关系确定模块6与所述线性拟合模块5连接,关系确定模块6用于根据线性拟合效果最佳的候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值的线性拟合结果,确定应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系。
微观结构测量模块7用于测量待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值。
评定模块8分别与所述关系确定模块6及所述微观结构测量模块7连接,评定模块8用于根据所述待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值及应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系,确定所述待评估疲劳损伤构件的应力腐蚀敏感性值。
相对于现有技术,本实施例提供的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的系统与实施例一提供的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法的有益效果相同,在此不再赘述。
实施例三
本实施例提供一种电子设备,包括存储器及处理器,存储器用于存储计算机程序,处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法。
可选地,上述电子设备可以是服务器。
另外,本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,其存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法,其特征在于,所述快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法包括:
对未损伤构件试样进行预疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并测量所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值;
将所述疲劳损伤试样加工成慢应变速率拉伸试样;
对慢应变速率拉伸试样进行慢应变速率拉伸实验,确定所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线;
根据所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线,计算各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值;所述候选参数包括抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、断裂时间及曲线包围面积;
分别将各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值进行线性拟合,并确定线性拟合效果最佳的候选参数;
根据线性拟合效果最佳的候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值的线性拟合结果,确定应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系;
测量待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值;
根据所述待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值及应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系,确定所述待评估疲劳损伤构件的应力腐蚀敏感性值。
2.根据权利要求1所述的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法,其特征在于,所述未损伤构件试样的数量为多个;各未损伤构件试样预疲劳实验的循环加载周次不同。
3.根据权利要求1所述的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法,其特征在于,对未损伤构件试样进行预疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并测量疲劳损伤试样的局部取向差平均值,具体包括:
对所述未损伤构件试样进行应变控制下的中断疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并沿垂直于所述疲劳损伤试样的轴线方向截取设定尺寸的试样,得到微观观察试样;
对所述微观观察试样进行砂纸研磨处理,并使用氧化物抛光悬浮液进行抛光后进行背散射电子衍射测量,得到所述疲劳损伤试样的局部取向差图;
根据所述疲劳损伤试样的局部取向差图,确定所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值。
4.根据权利要求1所述的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法,其特征在于,将疲劳损伤试样加工成慢应变速率拉伸试样,具体包括:
沿平行于疲劳试样轴线方向截取设定尺寸的慢应变速率拉伸试样。
5.根据权利要求1所述的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法,其特征在于,采用以下公式,计算候选参数j对应的应力腐蚀敏感性值:
其中,Ij为候选参数j对应的应力腐蚀敏感性值,SSRTs,j为慢应变速率拉伸实验后候选参数j的值,SSRTa,j为在惰性环境下候选参数j的值。
6.根据权利要求1所述的快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的方法,其特征在于,分别将各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损试样的局部取向差平均值进行线性拟合,并确定线性拟合效果最佳的候选参数,具体包括:
根据所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值,计算局部取向差平均值的敏感因子:
其中,DK为局部取向差平均值的敏感因子,Ki为在i个循环加载周次后的局部取向差平均值,K0为在无疲劳损伤情况下的局部取向差平均值;
针对任一候选参数,根据所述候选参数的应力腐蚀敏感性值,计算所述候选参数的敏感因子:
其中,DI为候选参数的敏感因子,Ii为在i个循环加载周次的应力腐蚀敏感性值,I0为在无疲劳损伤情况下的应力腐蚀敏感性值;
将所述局部取向差平均值的敏感因子分别与各候选参数的敏感因子进行线性拟合,并根据线性拟合结果确定最优参数;所述最优参数为拟合度最高的敏感因子对应的候选参数;
根据所述最优参数的应力腐蚀敏感性值及所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值,确定线性拟合效果最佳的候选参数。
7.一种快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的系统,其特征在于,所述快速评价疲劳损伤构件应力腐蚀敏感性的系统包括:
预疲劳实验模块,用于对未损伤构件试样进行预疲劳实验,得到疲劳损伤试样,并测量所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值;
试样加工模块,与所述预疲劳实验模块关联,用于将所述疲劳损伤试样加工成慢应变速率拉伸试样;
慢应变速率拉伸模块,与所述试样加工模块连接,用于对慢应变速率拉伸试样进行慢应变速率拉伸实验,确定所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线;
应力腐蚀敏感性计算模块,与所述慢应变速率拉伸模块连接,用于根据所述慢应变速率拉伸试样的应力应变曲线,计算各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值;所述候选参数包括抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、断裂时间及曲线包围面积;
线性拟合模块,分别与所述预疲劳实验模块及所述应力腐蚀敏感性计算模块连接,用于分别将各候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值进行线性拟合,并确定线性拟合效果最佳的候选参数;
关系确定模块,与所述线性拟合模块连接,用于根据线性拟合效果最佳的候选参数对应的应力腐蚀敏感性值与所述疲劳损伤试样的局部取向差平均值的线性拟合结果,确定应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系;
微观结构测量模块,用于测量待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值;
评定模块,分别与所述关系确定模块及所述微观结构测量模块连接,用于根据所述待评估疲劳损伤构件的局部取向差平均值及应力腐蚀敏感性值与局部取向差平均值的线性关系,确定所述待评估疲劳损伤构件的应力腐蚀敏感性值。
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