鎳基單晶合金屈服準(zhǔn)則及葉片疲勞壽命.pdf

1、鎳基單晶合金是一種新型的高溫合金材料，由于其能夠在高溫高壓環(huán)境下正常工作，因此被廣泛應(yīng)用于艦船內(nèi)燃機(jī)葉片、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等高溫領(lǐng)域中。鎳基單晶合金葉片是先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中最主要的一部分，其安全性和使用壽命直接影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，所以對(duì)鎳基單晶合金葉片的研究有著非常重要的意義。國(guó)內(nèi)外對(duì)其他材料葉片的研究較多，但對(duì)鎳基單晶合金葉片的研究并不多見(jiàn)。因此，本文以鎳基單晶合金葉片為對(duì)象，借助大型有限元軟件ANSYS，對(duì)葉片的低周疲勞壽命進(jìn)行了研究，并討

2、論了其屈服準(zhǔn)則的修正和相應(yīng)彈塑性本構(gòu)方程的推導(dǎo)。具體內(nèi)容如下：
　　 1.根據(jù)葉片基本參數(shù)以及工作狀態(tài)下的環(huán)境條件，利用有限元軟件ANSYS對(duì)工作狀態(tài)下的鎳基單晶葉片進(jìn)行了熱力耦合分析，給出了葉片的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)及葉片的危險(xiǎn)點(diǎn)位置，為后續(xù)的低周疲勞壽命研究做準(zhǔn)備。
　　 2.考慮鎳基單晶合金葉片的材料特性和受力特性，對(duì)多軸低周疲勞壽命預(yù)測(cè)的能量法經(jīng)典公式進(jìn)行了修正。利用已有的鎳基單晶合金低周疲勞壽命實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了疲勞壽命修

3、正公式中的參數(shù)。根據(jù)仿真得到的鎳基單晶合金葉片應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)及危險(xiǎn)點(diǎn)位置，利用修正的壽命公式計(jì)算了葉片的低周疲勞壽命，并通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較驗(yàn)證了修正公式的正確性。
　　 3.根據(jù)ANSYS中應(yīng)用于正交各向異性材料的Hill屈服準(zhǔn)則存在的缺陷，考慮復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下單晶合金中拉剪以及剪切之間的耦合，通過(guò)增加耦合項(xiàng)的方式對(duì)Hill屈服準(zhǔn)則進(jìn)行了修正。采用修正后的Hill屈服準(zhǔn)則計(jì)算了鎳基單晶合金不同方向的屈服應(yīng)力，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比討論