一种Norton-Bailey模型参数标定方法及系统与流程

本发明涉及火电/核电等高温部件的蠕变设计及完整性评估领域，更具体地，涉及一种norton-bailey模型参数标定方法及系统。

背景技术：

norton-bailey模型是高温部件蠕变设计及完整性评估中常用的一种蠕变本构模型，目前行业内未有统一的模型参数标定方法，常见的标定方法主要为公式求解法及二次幂律回归法；但是，公式求解法在缺少足够的蠕变数据条件下拟合获取的系数并不唯一，需要根据经验作适当调整。二次幂律回归法拟合精度较高，但对数据点的选取要严苛，有时会得到的应力指数与实际不符。现有的两种方法在工程应用领域都不够便捷。因此，有必要开发一种norton-bailey模型参数标定方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种norton-bailey模型参数标定方法及系统，其能够通过选取相同温度不同应力条件下的蠕变变形数据，针对蠕变曲线等时间间隔选取数据点，进行对数处理，并根据对数处理后的蠕变应变数据进行二元线性拟合，从而获得norton-bailey模型参数。

根据本发明的一方面，提出了一种norton-bailey模型参数标定方法。所述方法可以包括：

1)在预设温度下获取蠕变变形数据，基于所述蠕变变形数据生成蠕变变形曲线；

2)在所述蠕变变形曲线上选取数据点，获得多个数据点；

3)分别对所述多个数据点中每个数据点进行取对数处理，得到所述每个数据点的对数数据点；

4)基于获得的所述对数数据点进行二元线性拟合，获得norton-bailey模型参数。

优选地，在步骤1)中，在预设温度下获取蠕变变形数据，基于所述蠕变变形数据生成蠕变变形曲线，包括：

确定至少三个应力，在所述预设温度下，基于所述至少三个应力进行蠕变实验，获取所述至少三组蠕变变形数据；

对所述至少三组蠕变变形数据进行绘制处理，生成所述至少三条蠕变数据的所述至少三条蠕变变形曲线，并将所述至少三条蠕变变形曲线作为曲线组。

优选地，在步骤2)中，将所述蠕变变形曲线按照预设时间间隔划分为多条曲线段，在所述蠕变变形曲线上选取数据点，获得多个数据点包括：以固定时间间隔选取数据点，使各条蠕变变形曲线上选取的数据点的数量一致，所述数据点至少100个。

优选地，在步骤2)中，依照等时间间隔在所述蠕变变形曲线上选取数据点，所述数据点为时间-蠕变应变数据点。

优选地，在步骤3)中，还包括对所述时间-蠕变应变数据点相对应的应力优选地，在步骤4)中，在进行二元线性拟合时，以对数应力和对数时间为自变量，对数蠕变应变为因变量进行拟合。

优选地，在步骤4)中，所述二元线性拟合公式为：εcr＝aσⁿt^m(1)

∑ei²＝∑(logεcr,i-loga-n·logσi-m·logti)²(2)

其中，εcr表示蠕变应变，a表示norton-bailey系数，σ表示应力，n表示应力指数，m表示时间指数，t表示蠕变时间，e表示残差，i表示设置的时间段的个数。

根据本发明的另一方面，提出了一种norton-bailey模型参数标定系统，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现以下步骤包括：

步骤1：在预设温度下获取蠕变变形数据，基于所述蠕变变形数据生成蠕变变形曲线；

步骤2：在所述蠕变变形曲线上选取数据点，获得多个数据点；

步骤3：分别对所述多个数据点中每个数据点进行取对数处理，得到所述每个数据点的对数数据点；

步骤4：基于获得的所述对数数据点进行二元线性拟合，获得norton-bailey模型参数。

优选地，在步骤1中，在预设温度下获取蠕变变形数据，基于所述蠕变变形数据生成蠕变变形曲线，包括：

确定至少三个应力，在所述预设温度下，基于所述至少三个应力进行蠕变实验，获取所述至少三组蠕变变形数据；

对所述至少三组蠕变变形数据进行绘制处理，生成所述至少三条蠕变数据的所述至少三条蠕变变形曲线，并将所述至少三条蠕变变形曲线作为曲线组。

优选地，在步骤2中，在所述蠕变变形曲线上选取数据点，获得多个数据点，包括：以固定时间间隔选取数据点，使各条蠕变变形曲线上选取的数据点的数量一致，所述数据点至少100个。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一种norton-bailey模型参数标定方法的步骤的流程示意图；

图2示出了示例性实施例中的等温变应力蠕变曲线示意图；

图3示出了示例性实施例中等时间间隔选取数据点的示意图；

图4示出了norton-bailey模型二元对数线性拟合结果示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的一种norton-bailey模型参数标定方法的步骤的流程示意图。

在该实施例中，根据本发明的一种norton-bailey模型参数标定方法可以包括：

步骤101，在预设温度下获取蠕变变形数据，基于所述蠕变变形数据生成蠕变变形曲线；

在一个示例中，确定至少三个应力，在所述预设温度下，基于所述至少三个应力进行蠕变实验，获取所述至少三组蠕变变形数据；

对所述至少三组蠕变变形数据进行绘制处理，生成所述至少三条蠕变数据的所述至少三条蠕变变形曲线，并将所述至少三条蠕变变形曲线作为曲线组。在相同温度下进行不同应力条件下的蠕变实验，该蠕变实验至少包括3组不同应力的蠕变实验，其中3组不同应力应满足：应力σ1>应力σ2>应力σ3，进而获得蠕变变形曲线。

步骤102，在所述蠕变变形曲线上选取数据点，获得多个数据点；

在一个示例中，将步骤101中获得的蠕变曲线组以固定时间间隔选取数据点，使各条蠕变变形曲线上选取的数据点的数量一致，所述数据点至少100个。

在一个示例中，依照等时间间隔在所述蠕变变形曲线上选取数据点，所述数据点为时间-蠕变应变数据点。

步骤103，分别对所述多个数据点中每个数据点进行取对数处理，得到所述每个数据点的对数数据点；

在一个示例中，包括获得对数蠕变应变、对数时间。

在一个示例中，还包括对所述时间-蠕变应变数据点相对应的应力做取对数处理，获得数据点的对数应力。

步骤104，基于获得的所述对数数据点进行二元线性拟合，获得norton-bailey模型参数。

在一个示例中，在进行二元线性拟合时，以对数应力和对数时间为自变量，对数蠕变应变为因变量进行拟合。

具体地，所述二元线性拟合公式为：εcr＝aσⁿt^m

∑ei²＝∑(logεcr,i-loga-n·logσi-m·logti)²

其中，εcr表示蠕变应变，a表示norton-bailey系数，σ表示应力，n表示应力指数，m表示时间指数，t表示蠕变时间，e表示残差，i表示设置的时间段的个数。

本发明通过先获取相同温度不同应力条件下的蠕变变形数据，并且针对蠕变曲线组等时间间隔选取数据点，进而对蠕变应变/时间/应力数据组取对数，再将所有数据组依照对数蠕变应变/对数时间/对数应力的形式列表，最后以对数蠕变应变为因变量、对数时间和对数应力为自变量进行二元线性拟合，从而获取norton-bailey模型参数。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

本实施例示出了crmov钢在538℃下标定norton-bailey模型参数的过程。

如图2所示，示出了示例性实施例中的等温变应力蠕变曲线示意图。其中，σ1＞σ2＞σ3，σ1，σ2，σ3分别为150mpa，125mpa和100mpa在图中可以看出，随着应力的提高，蠕变速率相应提高。在图3示出的蠕变曲线中，将时间轴按照等时间间隔进行划分，并在每一个时间段内对应的不同应力的蠕变应力曲线中选取数据点，如图3所示，设置时间等时间段i个，分别在应力σ1中选取(t1，εcr-1-1，σ1)、(t2，εcr-1-2，σ1)、…、(ti，εcr-1-i，σ1)；在应力σ2中选取(t1，εcr-2-1，σ2)、(t2，εcr-2-2，σ2)、…、(ti，εcr-2-i，σ2)；在应力σ3中选取(t1，εcr-3-1，σ3)、(t2，εcr-3-2，σ3)、…、(ti，εcr-3-i，σ3)作为数据点。并对所取到的3i个数据点分别进行取对数处理，分别获得对数蠕变应变、对数时间以及对数应力，形成对数数据表。

再以对数蠕变应变为因变量，对数时间和对数应力为自变量进行二元线性拟合，获得如图4所示的norton-bailey模型二元对数线性拟合结果示意图。在图中可以看到，拟合曲线跟实验曲线能够很好的吻合，获得最终的norton-bailey模型参数。

根据本发明的另一方面，提出了一种norton-bailey模型参数标定系统，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现以下步骤包括：

步骤1：在预设温度下获取蠕变变形数据，基于所述蠕变变形数据生成蠕变变形曲线；

步骤2：在所述蠕变变形曲线上选取数据点，获得多个数据点；

步骤3：分别对所述多个数据点中每个数据点进行取对数处理，得到所述每个数据点的对数数据点；

步骤4：基于获得的所述对数数据点进行二元线性拟合，获得norton-bailey模型参数。

综上所述，本发明通过先获取相同温度不同应力条件下的蠕变变形数据，并且针对蠕变曲线组等时间间隔选取数据点，进而对蠕变应变/时间/应力数据组取对数，再将所有数据组依照对数蠕变应变/对数时间/对数应力的形式列表，最后以对数蠕变应变为因变量、对数时间和对数应力为自变量进行二元线性拟合，从而获取norton-bailey模型参数。本发明的norotn-bailey模型参数的标定方法对蠕变数据的要求不高，可以很好的满足工程设计要求，而且还可以方便快捷地为拟合精度更好的非线性最小二乘拟合提供初始参数。本发明方法具有简单、快捷、稳定的优点，能够为工程设计人员进行精确的分析计算提供适宜的模型参数，以解决工程应用中最关心的问题。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。