机械工程学报

作者：赵雷, 张利宾, 宋恺, 徐连勇, 韩永典, 郝康达

单位：1. 天津大学材料科学与工程学院 天津 300350;2. 天津市现代连接技术重点实验室 天津 300350

关键词：蠕变-疲劳,应力-应变混合控制,寿命预测,损伤演化；

基金：国家自然科学基金资助项目(52075374)。

蠕变疲劳相互作用(Creep fatigue interaction,CFI)是制约电力和航空等领域高温部件可靠运行的主要因素。采用应变控制(Conventional strain-controlled creep fatigue interaction,CCFI)和应力-应变混合控制(Hybrid stress-strain controlled creep fatigue interaction,HCFI)两种耦合控制模式研究新型马氏体耐热钢的蠕变-疲劳性能，对比两种模式下的蠕变损伤累积规律和微观损伤机制，分析总应变范围、保载时间和保载应力对新型马氏体耐热钢蠕变-疲劳性能的影响。结果表明，CCFI和HCFI的断裂寿命随总应变范围增大而降低。此外，增大保载应力以及保载时间会降低HCFI寿命。当HCFI中保载应力或保载时间增加时，单个循环所累计的蠕变损伤会显著增加，这说明HCFI试验更适合表征蠕变损伤主导的CFI。针对两种控制模式下的蠕变-疲劳寿命预测，讨论寿命分数法(Time fraction,TF)、延性耗散法(Ductility exhaustion,DE)以及修正的应变能密度耗散法(Modified strain energy density exhaustion,MSEDE)的预测精度。结果表明，修正的应变能密度耗散法由于考虑平均应力对蠕变-疲劳的影响，可以更好地表征蠕变疲劳中的蠕变损伤。对于HCFI采用了平均蠕变速率对DE和MSEDE模型进行修正，使得其预测的平均相对误差降低了一半。

来源：2024年第16期

《机械工程学报》期刊编辑部

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