尺寸效應對固支直桿彎曲小試樣蠕變性能評價的影響

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(華東理工大學 機械與動力工程學院 承壓系統與安全教育部重點實驗室，上海 200237)

0 引言

蠕變是高溫設備最主要的破壞形式[1]。因此，準確測量材料的蠕變性能對預測高溫設備剩余壽命并進行安全評價具有重要意義。單軸拉伸試樣因其體積大，易對設備造成較大損傷[2]，應用受到局限，尤其對于一些在高技術領域中應用的薄板、薄壁管等微小、緊湊結構，更無法提供足夠的材料以取樣進行試驗。為響應高參數裝備高效率、長壽命運行的發展需求，小尺寸單軸拉伸、小沖桿[3-4]、壓痕蠕變[5-6]、三點彎曲[7-8]、懸臂梁[9]等多種小試樣蠕變技術應運而生。但是，小尺寸單軸試樣制造復雜，且安裝時易產生偏差；壓痕蠕變無法得到蠕變第三階段參數；小沖桿受力復雜[10]，與單軸關聯問題尚不統一；簡支三點彎與懸臂梁的約束較小，難以得到韌性材料的斷裂數據。這些固有的缺點限制了小試樣技術在工程領域的進一步應用。

固支直桿彎曲小試樣[11]因試樣結構簡單、受力簡單、能得到斷裂數據等特點，在在役和非在役設備材料性能測試評價方面具有潛在的優越性，近年來備受學者們的關注。莊法坤[11]基于梁彎曲理論，提出了小變形范圍固支直桿彎曲蠕變變形本構，并與傳統單軸蠕變進行了關聯；白鈺[12]通過引入系數λ對固支直桿蠕變小變形本構進行了修正，并指出λ=4時該修正的本構與單軸蠕變關聯性更好；秦宏宇[13]通過引入全局變形理論，建立了大變形下固支直桿位移應變轉換公式；……