GH4169高温动态本构模型与高速冲击性能研究

发布时间：2024-03-01 21:43

　　航空发动机机匣包容性是保障发动机安全、可靠工作的必要要求。涡轴发动机涡轮叶片断裂飞脱撞击涡轮机匣过程中,涡轮机匣将受到动态冲击载荷,因此开展高温情况下机匣材料的动态力学性能和本构模型研究十分关键。航空发动机中的涡轮机匣的典型材料为GH4169高温合金,本文以GH4169作为对象,通过开展单、双层GH4169靶板在常温与高温下抗冲击能力的研究对研究涡轮机匣包容性具有重要的参考价值。本文结合试验、理论分析与数值仿真完成了以下工作:(1)进行了GH4169材料准静态和动态力学性能研究,并拟合了GH4169高温合金动态本构模型。通过采用MTS复合加载疲劳试验机,开展了GH4169的准静态拉伸试验;通过GH4169的光滑试件准静态拉伸试验,获得了GH4169的弹性模量与失效应变,通过GH4169缺口试件准静态拉伸试验,获得了GH4169的应力三轴度与失效应变。以分离式霍布金森试验装置为研究平台,开展了GH4169在温度为20⁵00℃和应变速率300⁴000/s范围内的动态力学性能试验,获得了GH4169在不同温度和不同应变率下的应力应变曲线,试验结果表...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 GH4169高温合金力学性能和动态本构模型的研究现状
        1.2.2 打靶试验研究现状
        1.2.3 叶片包容性研究现状
    1.3 主要研究内容
第二章 GH4169高温合金力学性能试验
    2.1 引言
    2.2 GH4169准静态力学性能试验
        2.2.1 GH4169光滑试件准静态拉伸试验
        2.2.2 缺口试件准静态拉伸试验
    2.3 GH4169动态力学性能试验
        2.3.1 霍普金森(Hopkinson)杆测试技术
        2.3.2 GH4169动态压缩试验
        2.3.3 GH4169高温合金动态拉伸试验
        2.3.4 小结
第三章 GH4169动态本构模型研究
    3.1 本构模型概述
    3.2 Zerrili-Armstrong动态本构模型参数拟合
        3.2.1 Z-A模型
        3.2.2 Z-A模型参数拟合
        3.2.3 Z-A动态本构模型验证
    3.3 Johnson-Cook动态本构模型与失效模型参数拟合
        3.3.1 J-C材料模型
        3.3.2 J-C本构模型参数拟合
        3.3.3 J-C失效模型
        3.3.4 J-C本构模型验证
    3.4 结论
第四章 GH4169合金高温高速冲击试验
    4.1 引言
    4.2 实验设备及试验材料
        4.2.1 试验件设计
        4.2.2 实验设备及原理
    4.3 单层打靶实验结果及分析
        4.3.1 单层打靶试验弹道极限与叶片损失动能分析
        4.3.2 单层打靶试验损伤形貌分析
        4.3.3 单层打靶试验高速摄影分析
    4.4 双层打靶试验结果及分析
        4.4.1 双层打靶试验靶板损伤形貌分析
        4.4.2 双层打靶试验高速摄影分析
        4.4.3 双层打靶试验变形分析
    4.5 结论
第五章 高温高速冲击试验数值模拟
    5.1 引言
    5.2 有限元模型
        5.2.1 有限元模型网格
        5.2.2 材料模型
        5.2.3 温度施加
        5.2.4 接触设置与边界条件
    5.3 单层靶板数值仿真结果分析
        5.3.1 单层靶板高速冲击试验弹道极限分析
        5.3.2 单层靶板高速冲击损伤形貌对比
    5.4 双层靶板数值仿真结果分析
        5.4.1 双层靶板高速冲击损伤形貌对比
        5.4.2 间距对双层靶板高速冲击性能的影响
    5.5 温度对高速冲击数值仿真影响性分析
        5.5.1 温度对单层靶板高速冲击数值仿真影响性分析
        5.5.2 温度对双层靶板高速冲击数值仿真影响性分析
    5.6 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 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



本文编号：3915870