發(fā)布時間：2020-06-25 07:34

【摘要】：輪盤是航空發(fā)動機(jī)的斷裂關(guān)鍵部件,其一旦發(fā)生超轉(zhuǎn)破裂,通常會帶來災(zāi)難性后果。發(fā)動機(jī)設(shè)計時要求輪盤具備足夠的超轉(zhuǎn)破裂轉(zhuǎn)速儲備。輪盤的超轉(zhuǎn)破裂本質(zhì)上是輪盤材料在離心力等產(chǎn)生的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生變形直至斷裂破壞的過程。對輪盤材料的塑性變形和斷裂過程進(jìn)行合理建模和預(yù)測分析對發(fā)展輪盤的超轉(zhuǎn)破裂分析技術(shù)具有重要意義。本文針對盤用GH4169鎳基高溫合金,對其塑性變形和延性斷裂行為進(jìn)行了理論建模和數(shù)值模擬研究工作,主要研究工作和結(jié)論如下:推導(dǎo)了Bai-Wierzbizki塑性本構(gòu)模型的積分方法,編制了其有限元用戶材料子程序,采用反演法優(yōu)化估計了GH4169合金的B-W模型材料參數(shù),基于B-W模型對GH4169光滑和缺口試樣的拉伸響應(yīng)進(jìn)行了有限元計算分析,結(jié)果表明:GH4169合金的塑性變形與應(yīng)力三軸度和Lode角參數(shù)相關(guān),B-W模型能夠有效描述和預(yù)測GH4169復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的塑性變形行為�；�于B-W模型對GH4169光滑和缺口試樣拉伸過程中的等效塑性應(yīng)變分布、應(yīng)力三軸度和Lode角參數(shù)的分布規(guī)律及演變歷程進(jìn)行了有限元計算,基于計算結(jié)果估計確定了GH4169合金的MMC延性斷裂模型材料參數(shù),基于MMC斷裂模型對GH4169光滑和缺口試樣的拉伸斷裂過程進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬和分析,結(jié)果表明:試樣的斷裂起始位置與靜水壓力和Lode角參數(shù)密切相關(guān),MMC斷裂模型能夠較好描述GH4169合金的延性斷裂行為。設(shè)計開展了具有復(fù)雜幾何特征的GH4169合金類CT試樣拉伸試驗,基于上述建立的B-W塑性本構(gòu)模型和MMC斷裂模型對其拉伸斷裂過程進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬和分析,結(jié)果表明:基于B-W塑性本構(gòu)模型和MMC斷裂模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測GH4169類CT試樣起裂前的變形響應(yīng)和斷裂起始位置、斷裂模式及斷裂路徑。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V231.95;V252
【圖文】：

圖 1.1 孔洞的形成示意圖(a) 包含在基體中的雜質(zhì) (b)孔洞的形成c e m 離應(yīng)力為孔洞表面平均應(yīng)力和等效應(yīng)力的總和，其中等效應(yīng)力為：2 2 21 2 2 3 3 1e( ) ( ) ( )2 應(yīng)力也稱靜水壓力為：1 2 3m3 min 研究團(tuán)隊根據(jù) Argon 理論提出了新的分離應(yīng)力判斷標(biāo)準(zhǔn)[15]：c e e YS C( )為材料的屈服強(qiáng)度，C 為優(yōu)化材料參數(shù)。此外 Goods 和 Brown 兩人采用位錯�？锥吹男纬蛇M(jìn)行描述[16]。該模型認(rèn)為微粒周圍的位錯運動提升了微粒與基體結(jié)合，具體表達(dá)式為：

GH4169 鎳基合金延性斷裂行為建模與數(shù)值模擬研究的關(guān)于粒子斷裂形核模型存在于 Griffith 型裂紋研究中，即該類粒中已經(jīng)包含微小裂紋，粒子在裂紋擴(kuò)展時發(fā)生斷裂形成孔洞。聚合與裂紋伸展后，進(jìn)一步的塑性變形和靜水壓力會導(dǎo)致孔洞逐漸長大于此同時相斷縮小直至彼此連接而形成裂紋。圖 1.2 簡要表述了孔洞長大到聚。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2729057