镍基高温合金热机械疲劳行为及寿命预测方法研究
发布时间：2022-07-12 09:31
航空发动机热端部件处于热载荷与机械载荷的工作环境中,其热机械疲劳严重影响飞机的安全。因此对热机械疲劳问题的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文通过建立等温与变温条件下的Chaboche粘塑性统一本构模型,预测镍基高温合金IN718循环应力-应变关系;并通过改进三参数幂函数能量法,建立热机械疲劳寿命预测模型。本文主要研究成果如下:（1）建立等温与变温条件下Chaboche模型。根据逐级法确定模型在各等温温度下模型初始参数并利用遗传算法优化,而后将模型参数拟合成温度相关函数应用于变温Chaboche模型中。基于所建立本构模型进行等温与变温条件下有限元模拟。（2）开展温度、应变幅、加载速率、非对称加载对IN718合金等温循环应力-应变关系影响研究。研究表明:在拉-压对称加载时,IN718合金迟滞回线关于原点对称,并且表现为先循环软化而后稳定的响应特征;随着温度的增加,IN718合金抵抗变形的能力下降,并且应变水平越高,变形所消耗能量越多,而加载速率的增加使得循环应力范围增加;非对称加载时,IN718合金迟滞回线不再关于原点对称,应变水平高的半周循环软化程度较大。（3）开展IN718合金在变...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 镍基高温合金研究现状
1.3 热机械疲劳研究现状
1.3.1 热机械疲劳循环应力-应变响应
1.3.2 热机械疲劳寿命
1.4 粘塑性本构关系
1.5 本文主要研究内容
第二章 镍基高温合金等温循环应力应变响应
2.1 引言
2.2 等温条件Chaboche粘塑性统一本构模型
2.2.1 基本方程
2.2.2 计算方法
2.3 参数获取
2.3.1 初始参数
2.3.2 遗传算法优化
2.3.3 模型参数结果与检验
2.4 等温循环应力应变关系
2.4.1 温度影响
2.4.2 应变幅影响
2.4.3 加载速率影响
2.4.4 非对称加载影响
2.5 等温有限元模拟
2.6 本章小结
第三章 镍基高温合金变温循环应力应变响应
3.1 引言
3.2 变温条件Chaboche粘塑性统一本构模型
3.2.1 基本方程
3.2.2 温度相关Chaboche粘塑性本构模型参数
3.3 变温循环应力应变响应行为
3.3.1 变温循环应力应变关系
3.3.2 加载速率影响
3.4 变温有限元模拟
3.5 本章小结
第四章 热机械疲劳寿命预测
4.1 引言
4.2 常用热机械疲劳寿命预测模型
4.2.1 基于累积损伤方法的热机械疲劳寿命预测方法
4.2.2 基于能量方法的热机械疲劳寿命预测方法
4.2.3 常用热机械疲劳寿命预测模型分析
4.3 基于三参数幂函数能量法预测热机械疲劳寿命
4.3.1 三参数幂函数能量法
4.3.2 三参数幂函数能量法的改进
4.4 改进的三参数幂函数能量法的推广应用
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文研究工作
5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Z-A模型的GH4169高温合金动态本构关系[J]. 邹品,赵振华,闫欢松,孔祖开,刘璐璐,关玉璞,陈伟. 机械工程材料. 2018(08)
[2]GH4169合金蠕变疲劳行为的有限元模拟及寿命预测[J]. 姚萍,王润梓,郭素娟,张显程. 航空学报. 2018(12)
[3]不同疲劳热环境下GH4169高温合金形变行为研究[J]. 琚子来,黄曼曼. 铸造技术. 2017(06)
[4]GH4169镍基高温合金的高温低周疲劳性能[J]. 姚亮亮,张显程,刘峰,涂善东,马聪. 机械工程材料. 2016(04)
[5]基于损伤力学的GH4169合金低循环裂纹萌生寿命预测[J]. 初金阳,胡殿印,毛建兴,王荣桥,申秀丽. 航空发动机. 2016(02)
[6]长期时效对GH4169合金组织演化及低周疲劳行为的影响[J]. 安金岚,王磊,刘杨,胥国华,赵光普. 金属学报. 2015(07)
[7]应用ANSYS浅析复杂应力状态下20g材料试样热机械疲劳总寿命[J]. 刘征,陈雪松,唐文庆. 科技创新导报. 2012(13)
[8]金属材料本构模型的研究进展[J]. 彭鸿博,张宏建. 机械工程材料. 2012(03)
[9]固溶处理GH4169合金的高温变形行为[J]. 李晨,李淼泉,王柯. 航空学报. 2010(02)
[10]GH4169合金的组织分布与高温性能关系的研究[J]. 董健,吴贵林,王海江,蔡清,刘凤芳. 甘肃冶金. 2010(01)
博士论文
[1]MCrAlY涂覆的镍基高温合金及其基体合金的等温和热机械疲劳行为[D]. 黄志伟.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]镍基高温合金的热机械疲劳行为及寿命预测方法研究[D]. 贾鹏超.南京航空航天大学 2016
本文编号：3658878
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 镍基高温合金研究现状
1.3 热机械疲劳研究现状
1.3.1 热机械疲劳循环应力-应变响应
1.3.2 热机械疲劳寿命
1.4 粘塑性本构关系
1.5 本文主要研究内容
第二章 镍基高温合金等温循环应力应变响应
2.1 引言
2.2 等温条件Chaboche粘塑性统一本构模型
2.2.1 基本方程
2.2.2 计算方法
2.3 参数获取
2.3.1 初始参数
2.3.2 遗传算法优化
2.3.3 模型参数结果与检验
2.4 等温循环应力应变关系
2.4.1 温度影响
2.4.2 应变幅影响
2.4.3 加载速率影响
2.4.4 非对称加载影响
2.5 等温有限元模拟
2.6 本章小结
第三章 镍基高温合金变温循环应力应变响应
3.1 引言
3.2 变温条件Chaboche粘塑性统一本构模型
3.2.1 基本方程
3.2.2 温度相关Chaboche粘塑性本构模型参数
3.3 变温循环应力应变响应行为
3.3.1 变温循环应力应变关系
3.3.2 加载速率影响
3.4 变温有限元模拟
3.5 本章小结
第四章 热机械疲劳寿命预测
4.1 引言
4.2 常用热机械疲劳寿命预测模型
4.2.1 基于累积损伤方法的热机械疲劳寿命预测方法
4.2.2 基于能量方法的热机械疲劳寿命预测方法
4.2.3 常用热机械疲劳寿命预测模型分析
4.3 基于三参数幂函数能量法预测热机械疲劳寿命
4.3.1 三参数幂函数能量法
4.3.2 三参数幂函数能量法的改进
4.4 改进的三参数幂函数能量法的推广应用
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文研究工作
5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Z-A模型的GH4169高温合金动态本构关系[J]. 邹品,赵振华,闫欢松,孔祖开,刘璐璐,关玉璞,陈伟. 机械工程材料. 2018(08)
[2]GH4169合金蠕变疲劳行为的有限元模拟及寿命预测[J]. 姚萍,王润梓,郭素娟,张显程. 航空学报. 2018(12)
[3]不同疲劳热环境下GH4169高温合金形变行为研究[J]. 琚子来,黄曼曼. 铸造技术. 2017(06)
[4]GH4169镍基高温合金的高温低周疲劳性能[J]. 姚亮亮,张显程,刘峰,涂善东,马聪. 机械工程材料. 2016(04)
[5]基于损伤力学的GH4169合金低循环裂纹萌生寿命预测[J]. 初金阳,胡殿印,毛建兴,王荣桥,申秀丽. 航空发动机. 2016(02)
[6]长期时效对GH4169合金组织演化及低周疲劳行为的影响[J]. 安金岚,王磊,刘杨,胥国华,赵光普. 金属学报. 2015(07)
[7]应用ANSYS浅析复杂应力状态下20g材料试样热机械疲劳总寿命[J]. 刘征,陈雪松,唐文庆. 科技创新导报. 2012(13)
[8]金属材料本构模型的研究进展[J]. 彭鸿博,张宏建. 机械工程材料. 2012(03)
[9]固溶处理GH4169合金的高温变形行为[J]. 李晨,李淼泉,王柯. 航空学报. 2010(02)
[10]GH4169合金的组织分布与高温性能关系的研究[J]. 董健,吴贵林,王海江,蔡清,刘凤芳. 甘肃冶金. 2010(01)
博士论文
[1]MCrAlY涂覆的镍基高温合金及其基体合金的等温和热机械疲劳行为[D]. 黄志伟.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]镍基高温合金的热机械疲劳行为及寿命预测方法研究[D]. 贾鹏超.南京航空航天大学 2016
本文编号：3658878
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