蠕变及蠕变疲劳
蠕变
蠕变是材料中的一种损伤机制，当材料在接近熔点的温度下受到恒定应力时就会发生。发生这种情况的水平取决于材料，通常从熔点（开尔文）的一半左右开始。
与疲劳不同，应力不需要“循环的”，常数值也可以导致蠕变损伤发生。
蠕变损伤
- 随着温度的升高，材料中的原子被激发并从应力面扩散到非应力面，导致微观间隙出现，随着时间的推移，这些间隙逐渐变大。
- 结构内的变形率是材料特性、运行时间、环境温度和施加的结构载荷的函数。
- 在高温环境下，最终蠕变会导致材料失效或“破裂”。
蠕变计算方法
- 目前，已经提出了几种基于恒定温度和应力来估计破裂时间的模型。
- DesignLife支持其中的两种：Larson-Miller和Chaboche。
材料属性
- 计算的起点是材料数据。为了获得这些数据，必须进行蠕变试验。
材料属性获取
- 一组蠕变试验包括取一个已知几何形状的试样，在试样上悬挂重物，并将试样加热到已知的恒定温度。
- 试样最终会破裂失效。记录破裂时间，从而获得应力、温度和破裂时间的值表。
- 对于不同的方法，这些测试结果以不同的方式用于获得描述材料行为的曲线或方程。
- 如果温度和应力中的一个或两个随时间变化，则可以计算小时间增量的局部蠕变损伤值，然后将它们相加以计算随时间的损伤。当总损伤达到1时，估计已经发生破裂。
- 在Larson-Miller方法中，损伤是线性求和的，而Chaboche包括非线性损伤求和模型。
- 使用罗宾逊法则，蠕变损伤可以与疲劳损伤相加得到总损伤。这假设蠕变和疲劳模式之间的相互作用是线性的。
蠕变疲劳分析流程
应力张量历程，如果温度来源于FE结果，需要使用混合载荷，包括一个温度载荷读取，此外，FixedSampleRate选项必须用于生成正确的时间信息
• 从应力张量提起组合应力参数（Abs Max Principal or Signed vonMises）
• 计算蠕变损伤值，使用 Larson-Miller或者 Chaboche法， 将增量损伤相加，计算1次重复的总损伤
• 计算重复损伤的寿命（以重复为单位）和寿命（以小时为单位）。请注意，Chaboche在此阶段使用非线性求和公式。
• 蠕变分析不需要雨流计数，即使应力是恒定的，只要温度超过蠕变阈值，也可能由于蠕变而发生损伤。
蠕变疲劳分析方法
CreepMethod属性定义了用来计算蠕变的模型。 两个模型提供的模型应力及温度数据完全相同。
• 对于Larson-Miller，两个材料公式用于描述Larson-Miller Polynomial和 Larson-Miller Curve. 它们执行相同的功能，但其中一个将应力和Larson-Miller参数之间的关系描述为多项式（高达4阶），另一个使用一系列X-Y点来实现相同的目标。.
• Chaboche方法是独立的，使用不同的方程和方法。
Larson-Miller Polynomial
Larson-Miller Polynomial以应力的多项式函数方式定义Larson-Miller参数
Larson-Miller曲线数据集是由应力和Larson-Meller参数的成对点定义的分段曲线。必须为每个点定义相同数量的点。
Chaboche
Chaboche蠕变材料数据集被定义为父数据集，每个温度曲线被定义为子集。
组合方法
在计算中，求解器会创建应力张量历史σij（t）。为了进行蠕变计算，需要将该应力张量减少到单个标量值，以便在蠕变材料曲线中使用。这个过程被称为应力组合。组合应力损伤参数的可用选项包括：
- MaxPrincipal
- VonMises
- Shear
- AbsMaxPrincipal
- SignedVonMisesCombinationMethod
MaxPrincipal：最大主应力。疲劳时，此选项可能不那么保守，应谨慎使用；然而，在蠕变中，它可能更保守。
VonMises：VonMises总是正值，因此如果Chaboche方法使用该选项，则不会考虑任何压缩愈合。
Shear：最大剪切应力（Tresca标准）。它没有符号，因此如果该选项用于Chaboche方法，将不会考虑任何压缩愈合。
AbsMaxPrincipal：绝对最大主应力是主应力的最大值:
SignedVonMises：有符号的冯-米塞斯应力，取绝对最大主应力的符号，即：
SignedShear：有符号的剪切应力是最大剪切应力（Tresca准则），取绝对最大主应力的符号。采用系数2，以确保该参数与单轴加载条件下的绝对最大主应力具有相同的值。
Stress Limits
- 对于这两种方法，对于应力值是有边界的，即要设定低值和高值
最小容许应力
- 有效地设定了蠕变极限，低于该极限不会产生蠕变损伤。
- 当使用基于多项式的Larson-Miller材料数据集时，这一点尤为重要，因为在数据不符合曲线的区域，方程可能会变得不稳定。
最大容许应力
- 是进行计算的最大应力。这可以定义为UTS，或者至少是固定温度下的UTS。
- 然而，由于Larson-Miller参数是针对一系列温度定义的，因此输入数据中应该定义“最大允许应力”。如果计算值超过此值，则报告“static failure”，并将损坏设置为1。
Temperature Limits
- 对于这两种方法，输入的温度值有边界的，即要设定低值和高值。
最低允许温度
- 是指在低于该温度时不会发生蠕变或轻微蠕变的温度。这通常是开尔文熔点的50%左右，但也可以根据材料测试来注意。
设置最大允许温度
- 是为了防止在分析中使用接近或高于熔点的温度。如果超过该值，则损坏设置为1。
最低允许温度
- 对于蠕变分析，各个时间导致的损伤需要乘上各自的时间发生次数，总体的损伤将各个事件加在一起。
- 只有独立模式