【摘要】：因其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能,鎳基單晶高溫合金在航空航天和能源等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.鎳基單晶高溫合金優(yōu)異的高溫性能來源于其特有的兩相微結(jié)構(gòu).基于代表體胞模型及分塊均勻化方法,以位錯(cuò)密度為主要內(nèi)變量,發(fā)展了一個(gè)包含兩相微結(jié)構(gòu)和位錯(cuò)演化信息的單晶鎳基高溫合金塑性行為的本構(gòu)模型.該本構(gòu)模型充分考慮了鎳基單晶合金中位錯(cuò)在基體相和沉淀增強(qiáng)相中的多種演化機(jī)制,例如,基體位錯(cuò)八面體滑移、立方滑移、位錯(cuò)攀移、交滑移、位錯(cuò)弓出、位錯(cuò)切過沉淀增強(qiáng)相以及位錯(cuò)Kear-Wilsdolf(K-W)鎖形成與解鎖等.在商用有限元軟件ABAQUS的框架下,編制了UMAT用戶材料子程序.利用該用戶子程序,對(duì)單晶和多晶鎳基高溫合金在不同溫度、不同加載方向下的單調(diào)塑性、循環(huán)塑性、蠕變等典型行為進(jìn)行了計(jì)算模擬.結(jié)果表明:該晶體塑性本構(gòu)模型能"統(tǒng)一地"刻畫鎳基高溫合金在不同溫度、不同方向下的多種變形行為,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有良好的一致性.
[Abstract]:Nickel-based single-crystal superalloys have been widely used in aerospace, energy and other fields because of their excellent mechanical properties at high temperature. The excellent high-temperature properties of nickel-based single-crystal superalloys come from its unique two-phase microstructure. Based on the representative cell model and block homogenization method, a constitutive model of the plastic behavior of single crystal nickel-based superalloys with two-phase microstructure and dislocation evolution information was developed, with dislocation density as the main internal variable. The constitutive model fully considers the evolution mechanisms of dislocation in the matrix phase and precipitated enhanced phase in the Ni-base single crystal alloy. For example, the matrix dislocation octahedron slip, cubic slip, dislocation climb, cross-slip, dislocation bow out. Dislocation-cut precipitation enhancement phase and dislocation Kear-Wilsdolf (K-W) lock formation and unlocking. In the framework of commercial finite element software ABAQUS, the UMAT user material subprogram is developed. The typical behaviors of single crystal and polycrystalline nickel base superalloy at different temperatures and different loading directions such as monotone plastic cyclic plasticity creep and so on are simulated by using the user subroutine. The results show that the crystal plastic constitutive model can describe the deformation behavior of nickel-based superalloys at different temperatures and in different directions "uniformly", and it is in good agreement with the experimental results.
【作者單位】： 華中科技大學(xué)力學(xué)系;工程結(jié)構(gòu)分析與安全評(píng)定湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(11472113,11272128)
【分類號(hào)】：TG132.3

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本文編號(hào)：2375811