基于蠕变数据的应力松弛行为预测模型与方法

综合考虑三阶段蠕变速率的影响,克服现有蠕变方程不易求解的缺点,提出一种基于平均蠕变速率的线性蠕变—松弛转换模型;以幂律蠕变模型为基础,确立一套完整的基于蠕变数据的松弛性能预测方法。1Cr10NiMoW2VNbN为例的验证结果表明,该模型转换数据较好地与实际试验结果吻合,且远优于幂律蠕变模型,可推荐用于高温材料的松弛行为预测。

一种用于P92钢寿命预测的蠕变模型研究

首先分别在595℃、610℃、670℃下进行了P92钢的单轴蠕变拉伸实验。结果表明:当实验温度高于600℃时,应力和应变在双对数坐标下呈现非线性特征,蠕变过程无法通过Norton指数模型进行描述。为了进一步解决高温下蠕变寿命的计算和预测问题,本文提出了一种改进的蠕变本构模型;并在此基础上,引入损伤变量描述第三阶段蠕变。利用新的蠕变模型对P92钢在595℃、610℃温度条件下的蠕变过程进行了模拟,结果表明模型预测的蠕变寿命和实验值误差在5%之内,符合工程评估要求。

θ投影法和复合模型在预测耐热钢蠕变行为的比较分析

比较分析了复合模型法和θ投影法在描述P92钢蠕变行为时的差异。结果表明：两者在拟合P92钢蠕变-时间关系曲线上均有较高的精度,但在描述蠕变速率-时间曲线上,θ投影法呈现较大的误差而复合模型则有良好的关联结果。在外推蠕变速率时,θ投影法的外推结果发生较大偏折,而复合模型的预测结果更接近实际变化趋势。基于蠕变曲线外推持久寿命的结果表明：5%~50%范围内的断裂应变对寿命预测结果影响较小,两种模型预测的持久寿命值之间也相差不大。

Q345冷成型钢高温蠕变性能试验研究

高温蠕变会加速热轧型钢构件受火失效,而对冷成型钢构件的高温蠕变性能研究有待深入。为此,对厚1.0 mm的Q345冷成型钢进行了8个试验温度(200~700℃)下的高温蠕变试验,每个试验温度设置2~8个应力水平(应力比0.10~1.1),总计41个试验工况,最长持时240 min。得到了不同温度和不同应力比下的蠕变曲线,并与已有的Q345热轧型钢高温蠕变曲线进行对比。结果表明:相同温度及应力比下,冷成型钢蠕变发展要快于热轧型钢,在实际工程中,应区别对待热轧型钢与冷成型钢的蠕变特性。基于高温下试件进入加速蠕变阶段的最小应力水平,给出了Q345冷成型钢在温度400~700℃下的蠕变断裂临界应力比,其中,温度为400~500℃和700℃时,蠕变断裂临界应力比高于屈服强度折减系数;而温度为550~600℃时,蠕变断裂临界应力比低于屈服强度折减系数,Q345冷成型钢可能会在达到高温屈服强度之前发生蠕变破坏,不利于结构安全。根据复合时间强化模型和稳态蠕变速率与应力比的定量关系,分别给出Q345冷成型钢高温蠕变曲线预测模型和稳态蠕变速率预测模型,预测值与试验值均较为接近,适用于预测Q345冷成型钢在温度200~700℃下的蠕变和稳态蠕变速率。