本文關(guān)鍵詞：基于微觀結(jié)構(gòu)的雙相材料疲勞損傷進(jìn)程的模擬

  更多相關(guān)文章： 雙相材料 有限元分析 失效機(jī)制 微觀結(jié)構(gòu)模型

【摘要】：鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和大型汽輪機(jī)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(jié)構(gòu)尺度呈現(xiàn)出明顯的變形不均勻行為,為其壽命設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)技術(shù)手段提出了挑戰(zhàn)。針對(duì)以上問題,本文基于二維微觀結(jié)構(gòu)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(jìn)程。主要研究工作和結(jié)論如下：(1)采用非線性隨動(dòng)硬化準(zhǔn)則和各向同性硬化準(zhǔn)則耦合的Chaboche塑性本構(gòu)模型來描述雙相Ti-6Al-4V合金的力學(xué)性能,并通過室溫單向拉伸和低循環(huán)疲勞試驗(yàn),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(shí)顯微結(jié)構(gòu)SEM圖像為模板,建立了二維微觀模型。同時(shí),對(duì)二維模型進(jìn)行了微觀應(yīng)力和應(yīng)變分布及其演化過程的模擬�；谖⒂^結(jié)構(gòu)的有限元模擬結(jié)果表明：在單向拉伸進(jìn)程中,由于α和β相塑性變形的差異導(dǎo)致了在α/β界面存在較大的塑性應(yīng)變梯度和應(yīng)力梯度,界面是易發(fā)生孔洞形核或裂紋萌生的危險(xiǎn)區(qū)域。該模擬結(jié)果通過試驗(yàn)得到了驗(yàn)證；(3)采用基于微觀結(jié)構(gòu)的有限元方法,研究了Ti-6Al-4V合金疲勞進(jìn)程中的損傷累積行為。結(jié)果表明：隨著應(yīng)變幅值、平均應(yīng)變的增加和應(yīng)變比的減小,塑性失效帶貫穿整個(gè)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(guān)鍵詞】：雙相材料 有限元分析 失效機(jī)制 微觀結(jié)構(gòu)模型
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)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(yīng)用概況11-12
• 1.2.2 微觀結(jié)構(gòu)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(xué)試驗(yàn)及循環(huán)塑性本構(gòu)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(zhǔn)則20-21
• 2.2.2 塑性流動(dòng)法則21
• 2.3 硬化準(zhǔn)則21-22
• 2.3.1 非線性隨動(dòng)硬化準(zhǔn)則21-22
• 2.3.2 各向同性硬化準(zhǔn)則22
• 2.4 Ti-6Al-4V鈦合金單向拉伸和低周循環(huán)變形試驗(yàn)研究22-25
• 2.4.1 試驗(yàn)材料及尺寸22-23
• 2.4.2 試驗(yàn)結(jié)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(xué)性能26
• 2.5.2 彈性參數(shù)的確定26-27
• 2.5.3 非線性隨動(dòng)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(jié)31-32
• 第3章 雙相Ti-6Al-4V微觀應(yīng)力和應(yīng)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(yàn)結(jié)果和預(yù)測(cè)結(jié)果的對(duì)比34-35
• 3.4 微觀結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變分布35-40
• 3.4.1 應(yīng)變?cè)茍D及局部塑性應(yīng)變的演化37-38
• 3.4.2 應(yīng)力云圖及局部應(yīng)力的演化38-40
• 3.5 本章小結(jié)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(yàn)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(jié)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(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果的對(duì)比52-53
• 5.3 雙相Ti-6Al-4V疲勞的影響因素53-59
• 5.3.1 應(yīng)變幅值對(duì)疲勞的影響54-56
• 5.3.2 平均應(yīng)變對(duì)疲勞的影響56-58
• 5.3.3 應(yīng)變比對(duì)疲勞的影響58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第6章 總結(jié)與展望60-63
• 6.1 本文的主要研究結(jié)論60-61
• 6.2 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)61
• 6.3 研究展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研情況72

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號(hào)：1026663