高温机械强度若干前沿探索与展望

涂善东; 王润梓; 温建锋

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

高温机械强度若干前沿探索与展望

更新时间：2025-09-22

- 高温机械强度若干前沿探索与展望
- Frontier explorations and perspectives on high-temperature mechanical strength
- 机械强度 2025年47卷第9期页码：1-37
- 作者机构：
  
  华东理工大学机械与动力工程学院承压系统与安全教育部重点实验室，上海 200237
- 作者简介：
  
  TU Shantung, E-mail: sttu@ecust.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金重点项目(52130511)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.001
  中图分类号：
- 收稿日期：2025-08-28，
  
  纸质出版日期：2025-09-15
- 稿件说明：
移动端阅览
涂善东，王润梓，温建锋. 高温机械强度若干前沿探索与展望［J］. 机械强度，2025，47（9）：1-37.

TU Shantung，WANG Runzi，WEN Jianfeng. Frontier explorations and perspectives on high-temperature mechanical strength［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：1-37.
涂善东，王润梓，温建锋. 高温机械强度若干前沿探索与展望［J］. 机械强度，2025，47（9）：1-37. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.001.

TU Shantung，WANG Runzi，WEN Jianfeng. Frontier explorations and perspectives on high-temperature mechanical strength［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：1-37. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.001.

摘要

高温机械强度是保障先进能源动力系统及部件长期稳定运行的关键性能指标，也逐渐成为机械强度学的重要学科分支，其研究与发展贯穿了现代工业技术体系的演进过程。研究范式已从早期的经验公式与单一损伤模型，演进为以“机制可解释、预测为导向、证据可复现”的结构完整性评估体系。基于该领域的发展脉络，结合文献计量与关键词聚类分析，揭示了研究热点的阶段性迁移与知识结构演化特征。在此基础上，以多尺度建模、多损伤耦合和多学科交叉为主线，综述了材料变形与损伤机制、损伤评定与寿命预测、在役监测与可靠性评估等重要进展，构建起从微观机制到工程应用的可追溯映射。展望未来，高温机械强度研究将在多物理场耦合、智能决策算法和标准体系建设等方向持续深化。如何实现从高保真模型到实时预测的跨越、从微观组织到宏观寿命的映射、从理论建模到工程规范的转化，将成为推动该领域持续创新的关键课题。

Abstract

High-temperature mechanical strength is a key performance determinant for the long term

stable operation of advanced energy systems and components in high-temperature service and has been a disciplinary branch in the mechanical strength theory. Its research and development have accompanied major industrial technological advances. The research paradigm has shifted from early empirical formulas and single damage model to a structural integrity assessment framework characterized by mechanistic interpretability

prediction orientation

and evidential reproducibility. Building on the historical trajectory of the field together with bibliometric analysis and keyword clustering

the phase specific migration of research hotspots and the evolving knowledge structure were delineated. Recent progress was synthesized along three complementary themes

namely multiscale modeling

multiple damage coupling

and multidisciplinary integration. The synthesis covered material deformation and damage mechanism

damage evaluation and life assessment

and in-service monitoring and reliability assessment

thereby establishing a traceable mapping from microstructural mechanisms to engineering applications. Looking ahead

advances are expected to deepen in multiphysics coupling

intelligent decision-making algorithms

and standards system development. Critical challenges include bridging high-fidelity models and real-time prediction

establishing robust mappings from microstructure to service life

and translating theoretical modeling into engineering codes.

关键词

Keywords

references

涂善东 . 高温结构完整性原理［M］. 北京：科学出版社， 2003 ： 1 - 84 .

TU Shantung . High temperature structural integrity ［M］. Beijing ： Science Press ， 2003 ： 1 - 84 . （In Chinese）

DA C ANDRADE E N . On the viscous flow in metals， and allied phenomena ［J］. Proceedings of the Royal Society of London Series A， Containing Papers of a Mathematical and Physical Character ， 1910 ， 84 （ 567 ）： 1 - 12 .

BETTERIDGE W ， SHAW S W K . Development of superalloys ［J］. Materials Science and Technology ， 1987 ， 3 （ 9 ）： 682 - 694 .

LARSON F R ， MILLER J . A time-temperature relationship for rupture and creep stresses ［J］. Journal of Fluids Engineering ， 1952 ， 74 （ 5 ）： 765 - 771 .

PRAGER W . A new method of analyzing stresses and strains in work-hardening plastic solids ［J］. Journal of Applied Mechanics ， 1956 ， 23 （ 4 ）： 493 - 496 .

ENNIS P J ， CZYRSKA-FILEMONOWICZ A . Recent advances in creep-resistant steels for power plant applications ［J］. Sadhana ， 2003 ， 28 （ 3 ）： 709 - 730 .

LEMAÎTRE J ， CHABOCHE J L . Aspect phénoménologique de la rupture par endommagement ［J］. Journal of Applied Mechanics ， 1978 ， 2 （ 3 ）： 317 - 365 .

QU S ， AN X H ， YANG H J ， et al . Microstructural evolution and mechanical properties of Cu-Al alloys subjected to equal channel angular pressing ［J］. Acta Materialia ， 2009 ， 57 （ 5 ）： 1586 - 1601 .

YANG X F ， XI Y Z ， HE C Y ， et al . Chemical short-range order strengthening mechanism in CoCrNi medium-entropy alloy under nanoindentation ［J］. Scripta Materialia ， 2022 ， 209 ： 114364 .

VENKATARAMAN A ， SANGID M D . A crystal plasticity model with an atomistically informed description of grain boundary sliding for improved predictions of deformation fields ［J］. Computational Materials Science ， 2021 ， 197 ： 110589 .

ZHAO Y L ， SONG Q H ， JI H S ， et al . Multi-scale modeling method for polycrystalline materials considering grain boundary misorientation angle ［J］. Materials & Design ， 2022 ， 221 ： 110998 .

LI D F ， BARRETT R A ， O’DONOGHUE P E ， et al . A multi-scale crystal plasticity model for cyclic plasticity and low-cycle fatigue in a precipitate-strengthened steel at elevated temperature ［J］. Journal of the Mechanics and Physics of Solids ， 2017 ， 101 ： 44 - 62 .

GOH C H ， WALLACE J M ， NEU R W ， et al . Polycrystal plasticity simulations of fretting fatigue ［J］. International Journal of Fatigue ， 2001 ， 23 ： 423 - 435 .

MUSINSKI W D ， MCDOWELL D L . Microstructure-sensitive probabilistic modeling of HCF crack initiation and early crack growth in Ni-base superalloy IN100 notched components ［J］. International Journal of Fatigue ， 2012 ， 37 ： 41 - 53 .

BRIFFOD F ， SHIRAIWA T ， ENOKI M . Microstructure modeling and crystal plasticity simulations for the evaluation of fatigue crack initiation in α-iron specimen including an elliptic defect ［J］. Materials Science and Engineering：A ， 2017 ， 695 ： 165 - 177 .

ZHAO N L ， WANG W Z ， LIU Y Z . Intergranular mechanical behavior in a blade groove-like component by crystal plasticity model with cohesive zone model ［J］. Engineering Fracture Mechanics ， 2018 ， 201 ： 196 - 213 .

SHANGGUAN W B ， LU Z H . Experimental study and simulation of a hydraulic engine mount with fully coupled fluid-structure interaction finite element analysis model ［J］. Computers & Structures ， 2004 ， 82 （ 22 ）： 1751 - 1771 .

ZHU S P ， LIU Q ， PENG W W ， et al . Computational-experimental approaches for fatigue reliability assessment of turbine bladed disks ［J］. International Journal of Mechanical Sciences ， 2018 ， 142/143 ： 502 - 517 .

MCDOWELL D L ， DUNNE F P E . Microstructure-sensitive computational modeling of fatigue crack formation ［J］. International Journal of Fatigue ， 2010 ， 32 （ 9 ）： 1521 - 1542 .

BIN SAJURI Z ， MIYASHITA Y ， HOSOKAI Y ， et al . Effects of Mn content and texture on fatigue properties of as-cast and extruded AZ61 magnesium alloys ［J］. International Journal of Mechanical Sciences ， 2006 ， 48 （ 2 ）： 198 - 209 .

ZHANG Y C ， LI X L ， YUAN S H ， et al . High-cycle-fatigue properties of selective-laser-melted AlSi10Mg with multiple building directions ［J］. International Journal of Mechanical Sciences ， 2022 ， 224 ： 107336 .

CHEN B ， JIANG J ， DUNNE F P E . Is stored energy density the primary meso-scale mechanistic driver for fatigue crack nucleation？［J］. International Journal of Plasticity ， 2018 ， 101 ： 213 - 229 .

BANDYOPADHYAY R ， SANGID M D . Crystal plasticity assessment of inclusion- and matrix-driven competing failure modes in a nickel-base superalloy ［J］. Acta Materialia ， 2019 ， 177 ： 20 - 34 .

TINGA T ， BREKELMANS W A M ， GEERS M G D . Application of a multiscale constitutive framework to real gas turbine components ［J］. Advanced Materials Research ， 2011 ， 278 ： 253 - 258 .

WANG R Z ， GU H H ， ZHU S P ， et al . A data-driven roadmap for creep-fatigue reliability assessment and its implementation in low-pressure turbine disk at elevated temperatures ［J］. Reliability Engineering & System Safety ， 2022 ， 225 ： 108523 .

GU H H ， WANG R Z ， ZHU S P ， et al . Machine learning assisted probabilistic creep-fatigue damage assessment ［J］. International Journal of Fatigue ， 2022 ， 156 ： 106677 .

黄文彬，曹铁山，王威，等 . 基于小试样的定向凝固镍基合金蠕变性能评估方法［J］. 机械工程材料， 2024 ， 48 （ 4 ）： 15 - 20 .

HUANG Wenbin ， CAO Tieshan ， WANG Wei ， et al . Evaluation method for creep properties of directional solidification nickel-based alloys based on small samples ［J］. Materials for Mechanical Engineering ， 2024 ， 48 （ 4 ）： 15 - 20 . （In Chinese）

SONG D ， YU C ， ZHANG C Z ， et al . Superelasticity degradation of NiTi shape memory alloy in wide ranges of temperature and loading level：experimental observation and micromechanical constitutive model ［J］. International Journal of Plasticity ， 2023 ， 161 ： 103487 .

SONG D ， SHI W X ， XU B ， et al . A thermo-mechanically coupled constitutive model for temperature- and rate-dependent cyclic functional degradation of NiTi shape memory alloys ［J］. Acta Mechanica Sinica ， 2025 ， 42 （ 1 ）： 425060 .

ZHOU T ， KANG G Z ， YIN H ， et al . Modeling the two-way shape memory and elastocaloric effects of bamboo-grained oligocrystalline shape memory alloy microwire ［J］. Acta Materialia ， 2020 ， 198 ： 10 - 24 .

YU C ， CHEN T L ， YIN H ， et al . Modeling the anisotropic elastocaloric effect of textured NiMnGa ferromagnetic shape memory alloys ［J］. International Journal of Solids and Structures ， 2020 ， 191/192 ： 509 - 528 .

YU C ， ZHOU T ， KAN Q H ， et al . A two-scale thermo-mechanically coupled model for anomalous martensite transformation and elastocaloric switching effect of shape memory alloy ［J］. Journal of the Mechanics and Physics of Solids ， 2022 ， 164 ： 104893 .

KUMAR J ， VENUGOPAL RAO A ， GANESH SUNDARA RAMAN S ， et al . Creep-fatigue damage simulation at multiple length scales for an aeroengine titanium alloy ［J］. International Journal of Fatigue ， 2018 ， 116 ： 505 - 512 .

HUO J Z ， SUN D B ， WU H Y ， et al . Multi-axis low-cycle creep/fatigue life prediction of high-pressure turbine blades based on a new critical plane damage parameter ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2019 ， 106 ： 104159 .

LIAO D ， ZHU S P ， QIAN G A . Multiaxial fatigue analysis of notched components using combined critical plane and critical distance approach ［J］. International Journal of Mechanical Sciences ， 2019 ， 160 ： 38 - 50 .

PARK S ， JUNG J ， CHO W ， et al . Predictive dual-scale finite element simulation for hole expansion failure of ferrite-bainite steel ［J］. International Journal of Plasticity ， 2021 ， 136 ： 102900 .

DONG Y W ， ZHU Y L ， WU F H ， et al . A dual-scale elasto-viscoplastic constitutive model of metallic materials to describe thermo-mechanically coupled monotonic and cyclic deformations ［J］. International Journal of Mechanical Sciences ， 2022 ， 224 ： 107332 .

FU Y C ， GE E D ， SU H H ， et al . Cold expansion technology of connection holes in aircraft structures：a review and prospect ［J］. Chinese Journal of Aeronautics ， 2015 ， 28 （ 4 ）： 961 - 973 .

LIU W C ， WU G H ， ZHAI C Q ， et al . Grain refinement and fatigue strengthening mechanisms in as-extruded Mg-6Zn-0.5Zr and Mg-10Gd-3Y-0.5Zr magnesium alloys by shot peening ［J］. International Journal of Plasticity ， 2013 ， 49 ： 16 - 35 .

刘华兵 . GW83镁合金喷丸强化及其表征研究［D］. 上海：上海交通大学， 2021 ： 36 - 71 .

LIU Huabing . Investigation on shot peening treatment of Mg-8Gd-3Y alloy and its characterization ［D］. Shanghai ： Shanghai Jiao Tong University ， 2021 ： 36 - 71 . （In Chinese）

LIU C S ， LIU D X ， ZHANG X H ， et al . Improving fatigue performance of Ti-6Al-4V alloy via ultrasonic surface rolling process ［J］. Journal of Materials Science & Technology ， 2019 ， 35 （ 8 ）： 1555 - 1562 .

YAO S L ， WANG G Y ， YU H ， et al . Influence of submerged micro-abrasive waterjet peening on surface integrity and fatigue performance of TA19 titanium alloy ［J］. International Journal of Fatigue ， 2022 ， 164 ： 107076 .

WANG Z ， LIAO Z R ， YANG Y ， et al . Modelling and experimental study of surface treatment in abrasive waterjet peening of nickel-based superalloy：inverse problem ［J］. Materials & Design ， 2022 ， 215 ： 110471 .

CHAN K S ， ENRIGHT M P ， MOODY J P ， et al . Residual stress profiles for mitigating fretting fatigue in gas turbine engine disks ［J］. International Journal of Fatigue ， 2010 ， 32 （ 5 ）： 815 - 823 .

ZHANG H W ， HEI Z K ， LIU G ， et al . Formation of nanostructured surface layer on AISI 304 stainless steel by means of surface mechanical attrition treatment ［J］. Acta Materialia ， 2003 ， 51 （ 7 ）： 1871 - 1881 .

WANG K ， TAO N R ， LIU G ， et al . Plastic strain-induced grain refinement at the nanometer scale in copper ［J］. Acta Materialia ， 2006 ， 54 （ 19 ）： 5281 - 5291 .

LIU X C ， ZHANG H W ， LU K . Strain-induced ultrahard and ultrastable nanolaminated structure in nickel ［J］. Science ， 2013 ， 342 （ 6156 ）： 337 - 340 .

SUN Y ， HU W P ， SHEN F ， et al . Numerical simulations of the fatigue damage evolution at a fastener hole treated by cold expansion or with interference fit pin ［J］. International Journal of Mechanical Sciences ， 2016 ， 107 ： 188 - 200 .

KLOTZ T ， MIAO H Y ， BIANCHETTI C ， et al . Analytical fatigue life prediction of shot peened Inconel 718 ［J］. International Journal of Fatigue ， 2018 ， 113 ： 204 - 221 .

DUNNE F P E . Fatigue crack nucleation： mechanistic modelling across the length scales ［J］. Current Opinion in Solid State and Materials Science ， 2014 ， 18 （ 4 ）： 170 - 179 .

SANGID M D . The physics of fatigue crack initiation ［J］. International Journal of Fatigue ， 2013 ， 57 ： 58 - 72 .

SWEENEY C A ， VORSTER W ， LEEN S B ， et al . The role of elastic anisotropy， length scale and crystallographic slip in fatigue crack nucleation ［J］. Journal of the Mechanics and Physics of Solids ， 2013 ， 61 （ 5 ）： 1224 - 1240 .

SWEENEY C A ， O’BRIEN B ， DUNNE F P E ， et al . Strain-gradient modelling of grain size effects on fatigue of CoCr alloy ［J］. Acta Materialia ， 2014 ， 78 ： 341 - 353 .

HUANG H W ， WANG Z B ， LU J ， et al . Fatigue behaviors of AISI 316L stainless steel with a gradient nanostructured surface layer ［J］. Acta Materialia ， 2015 ， 87 ： 150 - 160 .

LONG J Z ， PAN Q S ， TAO N R ， et al . Improved fatigue resistance of gradient nanograined Cu ［J］. Acta Materialia ， 2019 ， 166 ： 56 - 66 .

ROLAND T ， RETRAINT D ， LU K ， et al . Fatigue life improvement through surface nanostructuring of stainless steel by means of surface mechanical attrition treatment ［J］. Scripta Materialia ， 2006 ， 54 （ 11 ）： 1949 - 1954 .

南晴，肖俊峰，高斯峰，等 . 重型燃气轮机透平叶片热障涂层的高温氧化寿命预测［J］. 机械工程材料， 2023 ， 47 （ 11 ）： 62 - 66 .

NAN Qing ， XIAO Junfeng ， GAO Sifeng ， et al . High temperature oxidation life prediction of thermal barrier coating for heavy gas turbine blade ［J］. Materials for Mechanical Engineering ， 2023 ， 47 （ 11 ）： 62 - 66 . （In Chinese）

LIU H ， LEI G H ， HUANG H F . Review on synergistic damage effect of irradiation and corrosion on reactor structural alloys ［J］. Nuclear Science and Techniques ， 2024 ， 35 （ 3 ）： 57 .

陈操，韩雷，张钰，等 . 镍基合金涡轮叶片的服役损伤机理与性能衰减［J］. 航空材料学报， 2021 ， 41 （ 4 ）： 96 - 108 .

CHEN Cao ， HAN Lei ， ZHANG Yu ， et al . Service damage mechanism and performance attenuation of nickel-based alloy turbine blades ［J］. Journal of Aeronautical Materials ， 2021 ， 41 （ 4 ）： 96 - 108 . （In Chinese）

陈学东，范志超，陈凌，等 . 三种疲劳蠕变交互作用寿命预测模型的比较及其应用［J］. 机械工程学报， 2007 ， 43 （ 1 ）： 62 - 68 .

CHEN Xuedong ， FAN Zhichao ， CHEN Ling ， et al . Comparison among three fatigue-creep interaction life prediction models and their applications ［J］. Chinese Journal of Mechanical Engineering ， 2007 ， 43 （ 1 ）： 62 - 68 . （In Chinese）

杜藏宝 . 火电厂主蒸汽管道的应力分析和寿命评估［D］. 北京：华北电力大学， 2016 ： 20 - 56 .

DU Cangbao . Stress analysis and life assessment of thermal power plant main steam pipe ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2016 ： 20 - 56 . （In Chinese）

高宽，鲍文龙，丁阳俊 . 大型汽轮机组深度调峰时抽汽供热的经济性分析［J］. 热能动力工程， 2020 ， 35 （ 9 ）： 16 - 21 .

GAO Kuan ， BAO Wenlong ， DING Yangjun . Economical analysis for a large-sized unit of steam extraction under deep regulating load ［J］. Journal of Engineering for Thermal Energy and Power ， 2020 ， 35 （ 9 ）： 16 - 21 . （In Chinese）

徐洪，祁晶 . 超临界机组的合金管蒸汽侧氧化膜生长与剥落研究进展［J］. 热能动力工程， 2022 ， 37 （ 2 ）： 1 - 7 .

XU Hong ， QI Jing . Review on the oxide growth and exfoliation on alloy tube from supercritical power plant ［J］. Journal of Engineering for Thermal Energy and Power ， 2022 ， 37 （ 2 ）： 1 - 7 . （In Chinese）

ZHANG Y C ， JIANG W C ， TU S T ， et al . Creep crack growth behavior analysis of the 9Cr-1Mo steel by a modified creep-damage model ［J］. Materials Science and Engineering：A ， 2017 ， 708 ： 68 - 76 .

FRANÇOIS D ， PINEAU A ， ZAOUI A . Mechanical behaviour of materials ［M］. Dordrecht ： Springer Netherlands ， 1998 ： 19 - 64 .

张忠政，巩建鸣，姜勇，等 . 新旧HP.Nb炉管焊接后剩余寿命评价［J］. 南京工业大学学报（自然科学版）， 2005 ， 27 （ 4 ）： 32 - 36 .

ZHANG Zhongzheng ， GONG Jianming ， JIANG Yong ， et al . Residual life assessment on the reformer tube welded with serviced and new HP.Nb material ［J］. Journal of Nanjing University of Technology ， 2005 ， 27 （ 4 ）： 32 - 36 . （In Chinese）

WANG X W ， ZHANG W ， NI J Y ， et al . Quantitative description between pre-fatigue damage and residual tensile properties of P92 steel ［J］. Materials Science and Engineering：A ， 2019 ， 744 ： 415 - 425 .

MARIAPPAN K ， SHANKAR V ， SANDHYA R ， et al . A comparative evaluation of the effect of low cycle fatigue and creep-fatigue interaction on surface morphology and tensile properties of 316L（N）stainless steel ［J］. Metallurgical and Materials Transactions A ， 2016 ， 47 （ 4 ）： 1575 - 1586 .

ZHANG C T ， WANG R H ， SONG G B . Effects of pre-fatigue damage on mechanical properties of Q690 high-strength steel ［J］. Construction and Building Materials ， 2020 ， 252 ： 118845 .

YE D Y . Effect of cyclic straining at elevated-temperature on static mechanical properties， microstructures and fracture behavior of nickel-based superalloy GH4145/SQ ［J］. International Journal of Fatigue ， 2005 ， 27 （ 9 ）： 1102 - 1114 .

LIU H ， ZHANG Y F . Image-driven structural steel damage condition assessment method using deep learning algorithm ［J］. Measurement ， 2019 ， 133 ： 168 - 181 .

SONG Y X ， YU T ， CHEN H Y ， et al . Understanding the relation between creep-fatigue fracture mechanisms and intergranular dislocation accommodation of a high chromium steel using nanoindentation characterization ［J］. International Journal of Fatigue ， 2022 ， 159 ： 106796 .

LERCH B A ， JAYARAMAN N ， ANTOLOVICH S D . A study of fatigue damage mechanisms in Waspaloy from 25 to 800℃ ［J］. Materials Science and Engineering ， 1984 ， 66 （ 2 ）： 151 - 166 .

DUMOULIN S ， BUSSO E P ， O’DOWD N P ， et al . A multiscale approach for coupled phenomena in FCC materials at high temperatures ［J］. Philosophical Magazine ， 2003 ， 83 （ 31/32/33/34 ）： 3895 - 3916 .

ALEXANDRE F ， PIQUES R ， DEYBER S ， et al . High temperature creep-fatigue crack initiation in 718-DA Ni based superalloy ［C］// Fracture Mechanics Beyond 2000 . 2000 ： 1 - 8 .

ALSMADI Z Y ， MURTY K L . High-temperature effects on creep-fatigue interaction of the alloy 709 austenitic stainless steel ［J］. International Journal of Fatigue ， 2021 ， 143 ： 105987 .

DEWA R T ， PARK J H ， KIM S J ， et al . High-temperature creep-fatigue behavior of alloy 617 ［J］. Metals ， 2018 ， 8 （ 2 ）： 103 .

CARROLL L J ， CABET C ， CARROLL M C ， et al . The development of microstructural damage during high temperature creep-fatigue of a nickel alloy ［J］. International Journal of Fatigue ， 2013 ， 47 ： 115 - 125 .

ZHAO Z Z ， CHEN X . Effect of cyclic softening and stress relaxation on fatigue behavior of 2.25Cr1Mo0.25V steel under strain-controlled fatigue-creep interaction at 728 K ［J］. International Journal of Fatigue ， 2020 ， 140 ： 105848 .

MUKHERJEE S ， KUMAR KAR S ， SIVAPRASAD S ， et al . Creep-fatigue response， failure mode and deformation mechanism of HAYNES 282 Ni based superalloy：effect of dwell position and time ［J］. International Journal of Fatigue ， 2022 ， 159 ： 106820 .

PETRÁŠ R ， POLÁK J . Damage mechanism in austenitic steel during high temperature cyclic loading with dwells ［J］. International Journal of Fatigue ， 2018 ， 113 ： 335 - 344 .

PINEAU A ， ANTOLOVICH S D . High temperature fatigue of nickel-base superalloys：a review with special emphasis on deformation modes and oxidation ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2009 ， 16 （ 8 ）： 2668 - 2697 .

ASTM International . Standard test method for creep-fatigue testing ： ASTM E2714-13 ［S］. West Conshohocken ： ASTM International ， 2013 ： 1 - 15 .

全国钢标准化技术委员会 . 金属材料蠕变-疲劳试验方法： GB/T 38822—2020 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2020 ： 1 - 20 .

National Technical Committee for Steel Standardization . Metallic materials—creep-fatigue test method ： GB/T 38822—2020 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2020 ： 1 - 20 . （In Chinese）

PAFFUMI E ， NILSSON K F ， SZARAZ Z . Experimental and numerical assessment of thermal fatigue in 316 austenitic steel pipes ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2015 ， 47 ： 312 - 327 .

SONNTAG N ， JÜRGENS M ， SKROTZKI B ， et al . Creep-fatigue of P92 in service-like tests with combined stress-and strain-controlled dwell times ［J］. International Journal of Fatigue ， 2023 ， 168 ： 107381 .

DING B ， REN W L ， ZHONG Y B ， et al . Comparison of the creep-fatigue cyclic life saturation effect for three different superalloys ［J］. Materials Science and Engineering：A ， 2022 ， 842 ： 143086 .

WANG Q T ， YU J T ， LI B B ， et al . Mechanisms of deformation， damage and life behavior of Inconel 617 alloy during creep-fatigue interaction at 700 ℃ ［J］. International Journal of Fatigue ， 2025 ， 190 ： 108635 .

COCKINGS H L ， COCKINGS B J ， PERKINS K M . On the effect of pre-strain and pre-fatigue on the monotonic behaviour of ultra-high strength steels ［J］. Heliyon ， 2020 ， 6 （ 7 ）： e04440 .

FOURNIER B ， SAUZAY M ， CAËS C ， et al . Creep-fatigue-oxidation interactions in a 9Cr-1Mo martensitic steel：part III：lifetime prediction ［J］. International Journal of Fatigue ， 2008 ， 30 （ 10/11 ）： 1797 - 1812 .

NAGODE M ， HACK M ， FAJDIGA M . Low cycle thermo-mechanical fatigue：damage operator approach ［J］. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures ， 2010 ， 33 （ 3 ）： 149 - 160 .

SWANSON G ， BILL R . Life prediction and constitutive models for engine hot section anisotropic materials ［C］// 21st Joint Propulsion Conference . Reston ： AIAA ， 1985 ： 1421 .

TAKAHASHI Y . Study on creep-fatigue evaluation procedures for high-chromium steels：part I：test results and life prediction based on measured stress relaxation ［J］. International Journal of Pressure Vessels and Piping ， 2008 ， 85 （ 6 ）： 406 - 422 .

SONG X ， SHEN J ， TENG X F ， et al . Thermomechanical fatigue of round tube specimens manufactured by precision directional solidification casting method ［J］. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures ， 2023 ， 46 （ 3 ）： 924 - 939 .

YANG W J ， PANG J C ， WANG L ， et al . Thermo-mechanical fatigue life prediction based on the simulated component of cylinder head ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2022 ， 135 ： 106105 .

LI D H ， SHANG D G ， YIN X ， et al . A novel fatigue-oxidation-creep life prediction method under non-proportional loading ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2022 ， 131 ： 105805 .

WANG R Z ， ZHU X M ， ZHANG X C ， et al . A generalized strain energy density exhaustion model allowing for compressive hold effect ［J］. International Journal of Fatigue ， 2017 ， 104 ： 61 - 71 .

BAUER T ， PFLEGER N ， BREIDENBACH N ， et al . Material aspects of Solar Salt for sensible heat storage ［J］. Applied Energy ， 2013 ， 111 ： 1114 - 1119 .

DE JONG J M ， BROERS G H J . A reversible oxygen electrode in an equimolar KNO 3 -NaNO 3 melt saturated with sodium peroxide—II.A voltammetric study ［J］. Electrochimica Acta ， 1976 ， 21 （ 11 ）： 893 - 900 .

LI H ， YANG X Y ， YIN X Z ， et al . Effect of chloride impurity on corrosion kinetics of stainless steels in molten solar salt for CSP application： experiments and modeling ［J］. Oxidation of Metals ， 2021 ， 95 （ 3 ）： 311 - 332 .

DORCHEH A S ， DURHAM R N ， GALETZ M C . High temperature corrosion in molten solar salt：the role of chloride impurities ［J］. Materials and Corrosion ， 2017 ， 68 （ 9 ）： 943 - 951 .

LI H ， WANG X W ， FENG X C ， et al . On the corrosion cracking of austenitic stainless steel in molten solar salt：experiments and modeling ［J］. Solar Energy Materials and Solar Cells ， 2022 ， 248 ： 111983 .

JIANG R ， SONG Y D ， REED P A . Fatigue crack growth mechanisms in powder metallurgy Ni-based superalloys：a review ［J］. International Journal of Fatigue ， 2020 ， 141 ： 105887 .

LI H Y ， SUN J F ， HARDY M C ， et al . Effects of microstructure on high temperature dwell fatigue crack growth in a coarse grain PM nickel based superalloy ［J］. Acta Materialia ， 2015 ， 90 ： 355 - 369 .

WU C H ， JIANG R ， ZHANG L C ， et al . Oxidation accelerated dwell fatigue crack growth mechanisms of a coarse grained PM Ni-based superalloy at elevated temperatures ［J］. Corrosion Science ， 2022 ， 209 ： 110702 .

CRUCHLEY S ， LI H Y ， EVANS H E ， et al . The role of oxidation damage in fatigue crack initiation of an advanced Ni-based superalloy ［J］. International Journal of Fatigue ， 2015 ， 81 ： 265 - 274 .

江荣，吴常皓，万煜伟，等 . 涡轮盘合金氧化-疲劳裂纹扩展机理和寿命预测研究进展［J］. 机械工程学报， 2021 ， 57 （ 16 ）： 122 - 131 .

JIANG Rong ， WU Changhao ， WAN Yuwei ， et al . Progress on oxidation-fatigue crack propagation mechanisms and life prediction in turbine disc alloys ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2021 ， 57 （ 16 ）： 122 - 131 . （In Chinese）

JIANG R ， REED P A S . Critical Assessment 21：oxygen-assisted fatigue crack propagation in turbine disc superalloys ［J］. Materials Science and Technology ， 2016 ， 32 （ 5 ）： 401 - 406 .

JIANG R ， WANG Y C ， ZHANG L C ， et al . Fatigue crack propagation behavior of the grain size transition zone in a dual microstructure turbine disc ［J］. International Journal of Fatigue ， 2023 ， 172 ： 107647 .

JIANG R ， PROPRENTNER D ， CALLISTI M ， et al . Role of oxygen in enhanced fatigue cracking in a PM Ni-based superalloy： stress assisted grain boundary oxidation or dynamic embrittlment？［J］. Corrosion Science ， 2018 ， 139 ： 141 - 154 .

KASHINGA R J ， ZHAO L G ， SILBERSCHMIDT V V ， et al . A diffusion-based approach for modelling crack tip behaviour under fatigue-oxidation conditions ［J］. International Journal of Fracture ， 2018 ， 213 （ 2 ）： 157 - 170 .

KARABELA A ， ZHAO L G ， LIN B ， et al . Oxygen diffusion and crack growth for a nickel-based superalloy under fatigue-oxidation conditions ［J］. Materials Science and Engineering：A ， 2013 ， 567 ： 46 - 57 .

GAN L ， WU H ， ZHONG Z . Fatigue life prediction considering mean stress effect based on random forests and kernel extreme learning machine ［J］. International Journal of Fatigue ， 2022 ， 158 ： 106761 .

KISHINO M ， MATSUMOTO K ， KOBAYASHI Y ， et al . Fatigue life prediction of bending polymer films using random forest ［J］. International Journal of Fatigue ， 2023 ， 166 ： 107230 .

GAO J J ， WANG C J ， XU Z L ， et al . Gaussian process regression based remaining fatigue life prediction for metallic materials under two-step loading ［J］. International Journal of Fatigue ， 2022 ， 158 ： 106730 .

ZHANG X C ， GONG J G ， XUAN F Z . A deep learning based life prediction method for components under creep， fatigue and creep-fatigue conditions ［J］. International Journal of Fatigue ， 2021 ， 148 ： 106236 .

PENG J ， YAMAMOTO Y ， HAWK J A ， et al . Coupling physics in machine learning to predict properties of high-temperatures alloys ［J］. NPJ Computational Materials ， 2020 ， 6 ： 141 .

ZHANG X C ， GONG J G ， XUAN F Z . A physics-informed neural network for creep-fatigue life prediction of components at elevated temperatures ［J］. Engineering Fracture Mechanics ， 2021 ， 258 ： 108130 .

WANG Y Q ， WAGNER N ， RONDINELLI J M . Symbolic regression in materials science ［J］. MRS Communications ， 2019 ， 9 （ 3 ）： 793 - 805 .

REN J L ， ZHANG L ， ZHAO H B ， et al . Determination of the fatigue equation for the cement-stabilized cold recycled mixtures with road construction waste materials based on data-driven ［J］. International Journal of Fatigue ， 2022 ， 158 ： 106765 .

RAMASSO E ， SAXENA A . Performance benchmarking and analysis of prognostic methods for CMAPSS datasets ［J］. International Journal of Prognostics and Health Management ， 2014 ， 5 （ 2 ）： 1 - 15 .

LI N P ， GEBRAEEL N ， LEI Y G ， et al . Remaining useful life prediction based on a multi-sensor data fusion model ［J］. Reliability Engineering & System Safety ， 2021 ， 208 ： 107249 .

任子强，司小胜，胡昌华，等 . 融合多传感器数据的发动机剩余寿命预测方法［J］. 航空学报， 2019 ， 40 （ 12 ）： 223312 .

REN Ziqiang ， SI Xiaosheng ， HU Changhua ， et al . Remaining useful life prediction method for engine combining multi-sensors data ［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica ， 2019 ， 40 （ 12 ）： 223312 . （In Chinese）

WANG J J ， GAO R X ， YUAN Z ， et al . A joint particle filter and expectation maximization approach to machine condition prognosis ［J］. Journal of Intelligent Manufacturing ， 2019 ， 30 （ 2 ）： 605 - 621 .

WANG M M ， FENG S Z ， INCECIK A ， et al . Structural fatigue life prediction considering model uncertainties through a novel digital twin-driven approach ［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering ， 2022 ， 391 ： 114512 .

付洋，曹宏瑞，郜伟强，等 . 数字孪生驱动的航空发动机涡轮盘剩余寿命预测［J］. 机械工程学报， 2021 ， 57 （ 22 ）： 106 - 113 .

FU Yang ， CAO Hongrui ， GAO Weiqiang ， et al . Digital twin driven remaining useful life prediction for aero-engine turbine discs ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2021 ， 57 （ 22 ）： 106 - 113 . （In Chinese）

HE J J ， SANDSTRÖM R . Creep rupture prediction using constrained neural networks with error estimates ［J］. Materials at High Temperatures ， 2022 ， 39 （ 3 ）： 239 - 251 .

HE J J ， SANDSTRÖM R ， ZHANG J . Evaluating creep rupture life in austenitic and martensitic steels with soft-constrained machine learning ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2023 ， 27 ： 5165 - 5176 .

HE J J ， SANDSTRÖM R ， ZHANG J ， et al . Application of soft constrained machine learning algorithms for creep rupture prediction of an austenitic heat resistant steel Sanicro 25 ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2023 ， 22 ： 923 - 937 .

HE J J ， SANDSTRÖM R ， ZHANG J ， et al . The role of strength distributions for premature creep failure ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2023 ， 25 ： 3444 - 3457 .

SANDSTRÖM R ， HE J J . Error estimates in extrapolation of creep rupture data and its application to an austenitic stainless steel ［J］. Materials at High Temperatures ， 2022 ， 39 （ 2 ）： 181 - 191 .

HE J J ， SANDSTRÖM R ， LÜ S R ， et al . Predicting grain boundary sliding in metallic materials ［J］. Acta Materialia ， 2025 ， 286 ： 120718 .

ZHOU K ， SUN X Y ， SHI S W ， et al . Machine learning-based genetic feature identification and fatigue life prediction ［J］. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures ， 2021 ， 44 （ 9 ）： 2524 - 2537 .

ZHOU T G ， SUN X Y ， CHEN X . A multiaxial low-cycle fatigue prediction method under irregular loading by ANN model with knowledge-based features ［J］. International Journal of Fatigue ， 2023 ， 176 ： 107868 .

SUN X Y ， ZHOU T G ， SONG K ， et al . An image recognition based multiaxial low-cycle fatigue life prediction method with CNN model ［J］. International Journal of Fatigue ， 2023 ， 167 ： 107324 .

ZHOU T G ， SUN X Y ， YU Z ， et al . A generalization ability-enhanced image recognition based multiaxial fatigue life prediction method for complex loading conditions ［J］. Engineering Fracture Mechanics ， 2024 ， 295 ： 109802 .

ZHOU T G ， SUN X Y ， CHEN X . A physics-guided modelling method of artificial neural network for multiaxial fatigue life prediction under irregular loading ［J］. Philosophical Transactions Series A，Mathematical， Physical，and Engineering Sciences ， 2023 ， 381 （ 2260 ）： 20220392 .

LIAO H Y ， PAN J ， SU X H ， et al . A path-dependent adaptive physics-informed neural network for multiaxial fatigue life prediction ［J］. International Journal of Fatigue ， 2025 ， 193 ： 108799 .

CAO W W ， SUN X Y ， LI Y J ， et al . Multiaxial damage parameter evaluation by neural network-based symbolic regression ［J］. Engineering Fracture Mechanics ， 2025 ， 315 ： 110809 .

SUN X Y ， ZHOU K ， SHI S W ， et al . A new cyclical generative adversarial network based data augmentation method for multiaxial fatigue life prediction ［J］. International Journal of Fatigue ， 2022 ， 162 ： 106996 .

YU W Q ， SUN X Y ， YU Z ， et al . Controllable data augmentation and application of multiaxial fatigue experiments by fatigue conditional generative adversative network model ［J/OL］. International Journal of Fatigue ， 2026 ， 202 ： 109216 . https：//doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2025.109216 https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2025.109216 .

GU H H ， WANG R Z ， TANG M J ， et al . Creep-fatigue reliability assessment for high-temperature components fusing on-line monitoring data and physics-of-failure by engineering damage mechanics approach ［J］. International Journal of Fatigue ， 2023 ， 169 ： 107481 .

张显程，谷行行，刘宇，等 . 基于工程损伤理论的高温装备可靠性评估与运维管理［J］. 机械工程学报， 2024 ， 60 （ 13 ）： 154 - 172 .

ZHANG Xiancheng ， GU Hanghang ， LIU Yu ， et al . Engineering damage theory-based reliability assessment and management of high-temperature equipment ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2024 ， 60 （ 13 ）： 154 - 172 . （In Chinese）

HOANG V N ， PHAM T ， HO D ， et al . Robust multiscale design of incompressible multi-materials under loading uncertainties ［J］. Engineering with Computers ， 2022 ， 38 （ 1 ）： 875 - 890 .

WANG R Z ， GU H H ， LIU Y ， et al . Surrogate-modeling-assisted creep-fatigue reliability assessment in a low-pressure turbine disc considering multi-source uncertainty ［J］. Reliability Engineering & System Safety ， 2023 ， 240 ： 109550 .

LI X Q ， SONG L K ， BAI G C . Recent advances in reliability analysis of aeroengine rotor system：a review ［J］. International Journal of Structural Integrity ， 2022 ， 13 （ 1 ）： 1 - 29 .

WANG X X ， YANG J ， CHEN H F ， et al . Physics-based probabilistic assessment of creep-fatigue failure for pressurized components ［J］. International Journal of Mechanical Sciences ， 2023 ， 250 ： 108314 .

TANG Y Z ， ZHANG X C ， GU H H ， et al . CFre：an ABAQUS plug-in for creep-fatigue reliability assessment considering multiple uncertainty sources ［J］. SoftwareX ， 2024 ， 28 ： 101958 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于自监督对抗训练算法的气缸盖铸铁材料热机械疲劳寿命预测研究

基于应变能的工作辊辊颈轴承段多轴疲劳寿命预测方法

基于物理信息神经网络的金属多轴疲劳寿命预测进展

四辊轧机工作辊辊颈端部铸接修复部位寿命评估

基于运营数据的发动机压气机叶片裂纹扩展规律研究