AISI H13 热作钢
600°C 疲劳寿命可预测
基于位错密度的晶体塑性模型揭示循环软化机制，实现滞后回线误差低于5%的预测。
Wu, Boya · Liu, Meichen · Shangyi, Dai · 黎军顽 · 吴晓春
Engineering Fracture Mechanics 2026
参数信息
- 滞后回线预测误差
- 5 %
- 统计存储位错密度（第1次循环）
- 1.68e3 μm⁻²
- 统计存储位错密度（第5次循环）
- 1.53e3 μm⁻²
- 局部累积塑性应变（低应变幅，第5次循环）
- 0.002
- 局部累积塑性应变（高应变幅，第5次循环）
- 0.5
- 损伤变量（高应变幅临界区域）
- 0.15
- 疲劳寿命（低应变幅）
- 650 cycles
- 疲劳寿命（高应变幅）
- 214 cycles
技术优势
预测误差低于5%
模型耦合真实板条马氏体结构和损伤演化，实现滞后回线高精度预测。
定位软化主导机制
揭示统计存储位错密度在早期循环中非均匀恢复，导致高密度区应力集中和低密度区应变局域化，驱动损伤与塑性应变强耦合。
定量关联应变幅与寿命
模拟显示应变幅从0.5%增至1.1%显著增强应变局域化，局部累积塑性应变从0.002升至0.5，损伤变量超过0.15，疲劳寿命从650降至214次。
应用场景
- 模具钢疲劳寿命评估：用模型预测H13模具钢600°C疲劳寿命，替代费时试验。
- 高温结构完整性分析：通过位错-损伤耦合模型评估高温载荷下的结构软化与裂纹萌生。
- 航空发动机热端部件：为热端部件提供考虑循环软化的寿命预测，支撑损伤容限设计。