本文關鍵詞：基于微觀結構的雙相材料疲勞損傷進程的模擬

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【摘要】：鈦合金在航空發(fā)動機和大型汽輪機低壓葉片制造中已經(jīng)得到廣泛引用。但是由于其內(nèi)部存有α和β兩相,在服役過程中,在微觀結構尺度呈現(xiàn)出明顯的變形不均勻行為,為其壽命設計和性能預測技術手段提出了挑戰(zhàn)。針對以上問題,本文基于二維微觀結構的有限元分析方法,系統(tǒng)研究了雙相Ti-6Al-4V合金材料的疲勞損傷進程。主要研究工作和結論如下：(1)采用非線性隨動硬化準則和各向同性硬化準則耦合的Chaboche塑性本構模型來描述雙相Ti-6Al-4V合金的力學性能,并通過室溫單向拉伸和低循環(huán)疲勞試驗,確定了Chaboche模型中的材料性能參數(shù)；(2)以雙相Ti-6Al-4V的真實顯微結構SEM圖像為模板,建立了二維微觀模型。同時,對二維模型進行了微觀應力和應變分布及其演化過程的模擬。基于微觀結構的有限元模擬結果表明：在單向拉伸進程中,由于α和β相塑性變形的差異導致了在α/β界面存在較大的塑性應變梯度和應力梯度,界面是易發(fā)生孔洞形核或裂紋萌生的危險區(qū)域。該模擬結果通過試驗得到了驗證；(3)采用基于微觀結構的有限元方法,研究了Ti-6Al-4V合金疲勞進程中的損傷累積行為。結果表明：隨著應變幅值、平均應變的增加和應變比的減小,塑性失效帶貫穿整個模型所需的循環(huán)周次降低,即雙相Ti-6Al-4V越容易發(fā)生疲勞破壞。
【關鍵詞】：雙相材料 有限元分析 失效機制 微觀結構模型
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 雙相Ti-6Al-4V鈦合金的發(fā)展及應用概況11-12
• 1.2.2 微觀結構的有限元建模12-16
• 1.2.3 雙相材料變形行為的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 現(xiàn)有研究存在的問題17-18
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容18-19
• 第2章 Ti-6Al-4V力學試驗及循環(huán)塑性本構模型參數(shù)的確定19-32
• 2.1 引言19-20
• 2.2 主控方程20-21
• 2.2.1 屈服準則20-21
• 2.2.2 塑性流動法則21
• 2.3 硬化準則21-22
• 2.3.1 非線性隨動硬化準則21-22
• 2.3.2 各向同性硬化準則22
• 2.4 Ti-6Al-4V鈦合金單向拉伸和低周循環(huán)變形試驗研究22-25
• 2.4.1 試驗材料及尺寸22-23
• 2.4.2 試驗結果及分析23-25
• 2.5 模型參數(shù)的確定25-31
• 2.5.1 單相α和β的力學性能26
• 2.5.2 彈性參數(shù)的確定26-27
• 2.5.3 非線性隨動硬化參數(shù)的確定27-28
• 2.5.4 各向同性硬化參數(shù)的確定28-30
• 2.5.5 材料參數(shù)的最終值30-31
• 2.6 本章小結31-32
• 第3章 雙相Ti-6Al-4V微觀應力和應變分布及演化32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 有限元模型的建立32-34
• 3.3 試驗結果和預測結果的對比34-35
• 3.4 微觀結構的應力和應變分布35-40
• 3.4.1 應變云圖及局部塑性應變的演化37-38
• 3.4.2 應力云圖及局部應力的演化38-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第4章 雙相Ti-6Al-4V單向拉伸行為的數(shù)值模擬41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 原位拉伸試驗41-43
• 4.3 邊界條件43-44
• 4.4 單向拉伸行為的失效模式44-50
• 4.4.1 原始材料單向拉伸行為的失效模式44-47
• 4.4.2 熱處理后材料單向拉伸行為的失效模式47-50
• 4.5 網(wǎng)格敏感性分析50
• 4.6 本章小結50-51
• 第5章 雙相Ti-6Al4V疲勞行為的數(shù)值模擬51-60
• 5.1 引言51-52
• 5.2 疲勞試驗結果與預測結果的對比52-53
• 5.3 雙相Ti-6Al-4V疲勞的影響因素53-59
• 5.3.1 應變幅值對疲勞的影響54-56
• 5.3.2 平均應變對疲勞的影響56-58
• 5.3.3 應變比對疲勞的影響58-59
• 5.4 本章小結59-60
• 第6章 總結與展望60-63
• 6.1 本文的主要研究結論60-61
• 6.2 本文的主要創(chuàng)新點61
• 6.3 研究展望61-63
• 參考文獻63-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學位期間的科研情況72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1026663