鎳基單晶高溫合金高溫下具有較好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性,是航空發(fā)動機渦輪葉片常用材料。為探究航空發(fā)動機渦輪葉片斷裂轉(zhuǎn)速的計算方法,本文開展了鎳基單晶高溫合金材料DD416室溫及700℃下的塑性變形與失效行為研究,主要工作和結(jié)論如下:(1)開展了金相試驗,通過觀測“十字”枝晶以確認材料晶體取向,按指定取向加工試件,并進行了室溫下光滑試件與缺口試件的準靜態(tài)拉伸試驗,以及700℃下的高溫光滑與缺口試件準靜態(tài)拉伸試驗;(2)基于拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線,采用反演優(yōu)化的方式建立了室溫及700°C高溫下的宏觀各向異性本構(gòu)模型,并以此對室溫及700℃高溫下的缺口試件拉伸變形響應(yīng)行為進行有限元預(yù)測分析,結(jié)果顯示該本構(gòu)對于單晶試件達到極限載荷前的變形行為的預(yù)測較好,但無法有效預(yù)測之后的材料變形行為,對材料的變形往往預(yù)測過大。通過引入塑性功密度相關(guān)的失效準則,對大變形有限元預(yù)測結(jié)果進行了修正,使得預(yù)測結(jié)果更為接近試驗值,并獲取了缺口試件的極限強度的預(yù)測值,預(yù)測誤差控制在6%以內(nèi);(3)基于實際的航空發(fā)動機動力渦輪葉片的特征,設(shè)計了可用于拉伸試驗的葉片模擬件;采用宏觀各向異性本構(gòu)模型結(jié)合失效準則,對葉片模擬件進行...

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 鎳基單晶合金彈塑性變形行為國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 各向異性材料本構(gòu)模型國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 材料韌性斷裂行為國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究工作
第二章 鎳基單晶高溫合金室溫及高溫拉伸試驗
    2.1 引言
    2.2 鎳基單晶高溫合金金相觀測及取向確定
    2.3 鎳基單晶高溫合金室溫拉伸試驗
        2.3.1 室溫試驗方案
        2.3.2 室溫試件設(shè)計
        2.3.3 室溫試驗結(jié)果
    2.4 鎳基單晶高溫合金高溫拉伸試驗
        2.4.1 高溫試驗方案
        2.4.2 高溫試件設(shè)計
        2.4.3 高溫試驗結(jié)果
    2.5 室溫和高溫拉伸試驗結(jié)果的對比分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 反演優(yōu)化法建立鎳基單晶合金各向異性本構(gòu)模型
    3.1 引言
    3.2 材料本構(gòu)模型簡介與材料坐標軸的轉(zhuǎn)換
        3.2.1 正交各向異性材料彈性本構(gòu)關(guān)系
        3.2.2 廣義Hill模型與材料坐標軸的轉(zhuǎn)換
    3.3 反演優(yōu)化建立各向異性本構(gòu)流程介紹
        3.3.1 [001]方向室溫本構(gòu)模型的建立
        3.3.2 基于反演優(yōu)化法建立室溫各向異性本構(gòu)模型
    3.4 DD416室溫各向異性本構(gòu)模型
        3.4.1 室溫本構(gòu)模型材料參數(shù)
        3.4.2 室溫缺口試件拉伸響應(yīng)曲線預(yù)測
    3.5 DD416高溫各向異性本構(gòu)模型
        3.5.1 高溫本構(gòu)模型材料參數(shù)
        3.5.2 高溫缺口試件拉伸響應(yīng)曲線預(yù)測
    3.6 本章小結(jié)
第四章 鎳基單晶高溫合金塑性變形與失效分析
    4.1 引言
    4.2 室溫缺口試件拉伸預(yù)測曲線修正及失效分析
    4.3 高溫缺口試件拉伸預(yù)測曲線修正及失效分析
    4.4 葉片模擬件拉伸試驗與預(yù)測分析
        4.4.1 葉片模擬件試驗件設(shè)計與拉伸試驗
        4.4.2 葉片模擬件拉伸響應(yīng)有限元預(yù)測分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
    5.1 論文主要工作與結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3858359