·92· 工程科学学报，第39卷，第1期 拟合得到的结果如表1所示，回归分析的决定系数接 3500 0.9 近1，表明拟合结果准确 3000 0.8 表1不同载荷条件下稳态蠕变中点位移的斜率 2500 0.7 Table 1 Slope of the midpoint displacement of steady state creep under 2000 0.6 different loading conditions ww 1500 0.5a 位移率，d/ 砝码质量/kg 载荷， 决定系数，2 1000 0.4 F/N (mm.min-1) 40 200 1.40329×10-4 0.97880 500F 0.3 0 50 250 2.28418×10-4 0.96062 0 10002000300040005087 4.19222×10-5 时间/min 60 300 0.93826 70 350 3.78865×10-4 0.99043 图10简支梁的蠕变随时间的变化趋势 Fig.10 Change trend of beam creep with time 取表1中载荷和位移率两列数据，根据式(8)可作对 都处于热机耦合环境下受载变形，考虑这一因素，需要 数曲线，如图9所示.对该曲线进行线性拟合，可以得到 将图5中基座以上的构件整体建立三维仿真模型.本 式(8)中n和H值曲线拟合的结果为n=1.75308,K= 文研究的应变片是采用临时基底的粘贴式应变片，通 1.34561×10-,其中回归分析决定系数R=0.97784,将n 过耐高温胶将其粘贴在梁的上表面纯弯曲段.仿真研 和H值带人式(7)可得B=9.8527×10-2. 究主要是针对梁一胶层一应变片栅丝，高温应变电测 0.40- 系统三维仿真模型如图11所示 0.35 胶层 0.25 0.15 0.100100200300400500600700800 载荷N 图11高温应变电测系统三维仿真模型 Fig.11 Three-dimensional simulation model of the high temperature 图9载荷与位移率的对数曲线 strain electric measuring system Fig.9 Log curves of load and displacement 在边界条件的处理上，六个销钉定义为刚体，在相 根据诺顿蠕变定律的理论指导，通过标定梁的中 互作用关系上，铰链连接处采用面面接触来约束构件 点位移变化，可以清楚地看到恒温恒载下，标定梁的蠕 的运动. 变趋势.利用稳态蠕变应变率，进一步得到了GHB039 模型的网格划分对提高有限元计算精度是至关重 作为简支梁在673K时的蠕变幂法则乘数B和应力阶 要的.模型的网格类型属性选择为二次单元的缩减积 次n,回归分析决定系数验证了曲线拟合具有可信的 分.高温应变电测系统仿真模型网格划分情况如图12 准确度.同时，所获得的参数也为下一步仿真模型搭 所示. 建提供参考依据. 在相关材料参数的选择上，电测试验主要使用按 由于前面已经得到了蠕变曲线的B值，在温度为 照国标GB/T13992一2010生产加工的高温合金作为 673K,恒定载荷环境下，根据式(6)可以得到以位移形 被测构件，用合金栅丝自制成临时基底的应变片.高 式表示的简支梁蠕变曲线，如图10所示 温胶采用陶瓷材料制成，其压缩弹性模量为2.21GPa, 3高温栅丝蠕变对测量精度的影响因素与 抗压强度为24.73MPa. 试验 3.2温度对蠕变的影响分析 在诺顿蠕变模型中，温度条件并不作为因变量体 3.1高温应变电测系统的有限元模型 现在公式里，因此计算时要求温度为恒定值，有限元模 高温应变电测系统中，高温炉内的简支梁是主要 型中，可以根据不同的蠕变参数分别计算各温度下的 受力构件.以被测构件为核心的一整套支撑加载结构 蠕变量，以此来分析温度对蠕变的影响.实际应用中，工程科学学报,第 39 卷,第 1 期 拟合得到的结果如表 1 所示,回归分析的决定系数接 近 1,表明拟合结果准确. 表 1 不同载荷条件下稳态蠕变中点位移的斜率 Table 1 Slope of the midpoint displacement of steady state creep under different loading conditions 砝码质量/ kg 载荷, F / N 位移率, 棕 · ss / (mm·min - 1 ) 决定系数, R 2 40 200 1郾 40329 伊 10 - 4 0郾 97880 50 250 2郾 28418 伊 10 - 4 0郾 96062 60 300 4郾 19222 伊 10 - 5 0郾 93826 70 350 3郾 78865 伊 10 - 4 0郾 99043 取表1 中载荷和位移率两列数据,根据式(8)可作对 数曲线,如图9 所示. 对该曲线进行线性拟合,可以得到 式(8)中 n 和 H 值. 曲线拟合的结果为 n = 1郾 75308,K = 1郾 34561 伊10 -8 ,其中回归分析决定系数 R 2 = 0郾 97784,将 n 和 H 值带入式(7)可得 B =9郾 8527 伊10 -12 . 图 9 载荷与位移率的对数曲线 Fig. 9 Log curves of load and displacement 根据诺顿蠕变定律的理论指导,通过标定梁的中 点位移变化,可以清楚地看到恒温恒载下,标定梁的蠕 变趋势. 利用稳态蠕变应变率,进一步得到了 GH3039 作为简支梁在 673 K 时的蠕变幂法则乘数 B 和应力阶 次 n,回归分析决定系数验证了曲线拟合具有可信的 准确度. 同时,所获得的参数也为下一步仿真模型搭 建提供参考依据. 由于前面已经得到了蠕变曲线的 B 值,在温度为 673 K,恒定载荷环境下,根据式(6)可以得到以位移形 式表示的简支梁蠕变曲线,如图 10 所示. 3 高温栅丝蠕变对测量精度的影响因素与 试验 3郾 1 高温应变电测系统的有限元模型 高温应变电测系统中,高温炉内的简支梁是主要 受力构件. 以被测构件为核心的一整套支撑加载结构 图 10 简支梁的蠕变随时间的变化趋势 Fig. 10 Change trend of beam creep with time 都处于热机耦合环境下受载变形,考虑这一因素,需要 将图 5 中基座以上的构件整体建立三维仿真模型. 本 文研究的应变片是采用临时基底的粘贴式应变片,通 过耐高温胶将其粘贴在梁的上表面纯弯曲段. 仿真研 究主要是针对梁—胶层—应变片栅丝,高温应变电测 系统三维仿真模型如图 11 所示. 图 11 高温应变电测系统三维仿真模型 Fig. 11 Three鄄dimensional simulation model of the high temperature strain electric measuring system 在边界条件的处理上,六个销钉定义为刚体,在相 互作用关系上,铰链连接处采用面面接触来约束构件 的运动. 模型的网格划分对提高有限元计算精度是至关重 要的. 模型的网格类型属性选择为二次单元的缩减积 分. 高温应变电测系统仿真模型网格划分情况如图 12 所示. 在相关材料参数的选择上,电测试验主要使用按 照国标 GB/ T13992—2010 生产加工的高温合金作为 被测构件,用合金栅丝自制成临时基底的应变片. 高 温胶采用陶瓷材料制成,其压缩弹性模量为 2郾 21 GPa, 抗压强度为 24郾 73 MPa. 3郾 2 温度对蠕变的影响分析 在诺顿蠕变模型中,温度条件并不作为因变量体 现在公式里,因此计算时要求温度为恒定值,有限元模 型中,可以根据不同的蠕变参数分别计算各温度下的 蠕变量,以此来分析温度对蠕变的影响. 实际应用中, ·92·