P91钢是一种综合性能优良的新型耐热钢,主要用于高温作业下的构件。对该材料在高温下的蠕变和蠕变/疲劳交互作用力学行为和寿命预测问题的研究具有重要的工程实际意义。 首先对该钢高温蠕变特性进行了试验研究,确定了在给定温度、应力条件下的蠕变特性曲线及寿命值。运用θ函数法对蠕变试验数据进行了分析,结果表明这种方法描述的蠕变曲线和试验结果在蠕变的三个阶段吻合都较好。金属在高温下发生蠕变的过程中,微空洞是引起材料软化的主要原因,微空洞数量越多,蠕变速率也就越大,而蠕变变形使材料发生强化。基于这种观点,本文提出了一种新的蠕变变形模型,能较好的解释蠕变三个阶段的变化趋势。通过与试验结果的比较,本文导出的蠕变曲线方程在蠕变第一、二阶段与试验结果吻合较好,表明本文模型是适用的。同时能够对任一应力、温度下的蠕变曲线进行预测。 对于蠕变/疲劳交互作用试验采用拉—拉方波加载。研究了该钢在蠕变/疲劳交互作用下的寿命损耗规律,绘制出了可供工程应用的预测寿命的蠕变/疲劳交互作用图。由该图可以看出,绝大多数试验点落在线性累积损伤线上侧,表明在本文试验条件下,P91钢母材和焊材蠕变疲劳交互作用均表现为负交互作用。在延性耗损法基本思想的基础上,通过考虑疲劳循环对于蠕变的影响,引入了能够表征每一疲劳循环对于蠕变变形影响程度的物理量,导出了寿命估算式。该方法能较好地预测不同保载时间下的寿命,且形式简单便于工程应用。