对称拉压循环下金属屈服硬化的各向异性与细观变形转动的不均匀性 被引量：12

1

作者 张克实 石艳柯 +1 位作者 许凌波 蔚夺魁 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1292-1300,共9页

考虑金属材料晶体细观塑性变形流动的各向异性性质以及晶体滑移的非线性运动硬化,以Voronoi多晶集合体作为材料的代表性单元(RVE),用晶体塑性模型描述金属材料的细观本构关系,对多晶纯Cu进行了晶粒尺度的对称应变循环细观分析.证实了本... 考虑金属材料晶体细观塑性变形流动的各向异性性质以及晶体滑移的非线性运动硬化,以Voronoi多晶集合体作为材料的代表性单元(RVE),用晶体塑性模型描述金属材料的细观本构关系,对多晶纯Cu进行了晶粒尺度的对称应变循环细观分析.证实了本文模型和方法可以用于描述多晶金属材料不同应变幅的循环滞回特性,并可以用于估计金属材料在循环加载过程中后继屈服面形状和曲率与预加载方向相关的变化.分析发现:在对称应变循环中,随循环数增加,多晶材料宏观拉伸方向的内部细观应变分量的统计变异系数(COV)不断增加,材料内部晶格的不均匀细观转动也越来越显著.这些结果表明,循环过程中应变分布差异和晶格转动差异逐渐增大,从而导致材料内部微结构越来越不均匀. 展开更多

关键词 循环塑性 晶体滑移 各向异性屈服与硬化 不均匀变形

原文传递

各向异性晶体滑移有限元程序及其应用 被引量：8

2

作者 岳珠峰 尹泽勇 +2 位作者 杨治国 成晓明 吕震宙 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 1997年第4期500-503,共4页

本文全面介绍了各向异性晶体滑移结构强度和蠕变分析有限元程序的原理、功能特点及其在镍基单晶涡轮叶片中的应用实例。

关键词 各向异性 晶体滑移 有限元程序 镍基合金

下载PDF 职称材料

镍基单晶合金高温蠕变的θ映射模型 被引量：8

3

作者 石多奇 杨晓光 +1 位作者 叶峥 白露 《航空发动机》 2008年第3期27-30,5,共5页

针对镍基单晶涡轮叶片蠕变的晶体方向性问题,运用θ映射法,在晶体滑移理论框架下,建立了能够描述镍基单晶合金各向异性蠕变的θ模型。利用文献中2种镍基单晶合金(DD3和CMSX-4)的蠕变数据,对所采用的方法进行了验证,并获得了2种材料各自... 针对镍基单晶涡轮叶片蠕变的晶体方向性问题,运用θ映射法,在晶体滑移理论框架下,建立了能够描述镍基单晶合金各向异性蠕变的θ模型。利用文献中2种镍基单晶合金(DD3和CMSX-4)的蠕变数据,对所采用的方法进行了验证,并获得了2种材料各自对应的材料参数。理论预测值和试验数据基本吻合。结果表明:将θ映射法移植到晶体滑移理论中是可行的,能够用来模拟镍基单晶合金的各向异性蠕变行为。 展开更多

关键词 航空航天推进系统 镍基单晶合金 各向异性蠕变 θ映射法 晶体滑移

下载PDF 职称材料

各向异性双晶和三晶体弹塑性应力场分析 被引量：4

4

作者 岳珠峰 吕震宙 李海燕 《计算力学学报》 CAS CSCD 1999年第4期445-452,共8页

用三维弹塑性晶体滑移有限元程序对不同晶体取向的双晶和三晶体在晶界和三晶交点处的应力集中特性和滑移系激活规律进行了计算分析。双晶体在计算时考虑了取向的影响，计算结果表明，晶界处应力有较大的变化，呈现复杂的变化规律，这种... 用三维弹塑性晶体滑移有限元程序对不同晶体取向的双晶和三晶体在晶界和三晶交点处的应力集中特性和滑移系激活规律进行了计算分析。双晶体在计算时考虑了取向的影响，计算结果表明，晶界处应力有较大的变化，呈现复杂的变化规律，这种规律与晶体取向相关；三晶交点和晶界使得三晶体应力重新分布，三晶交点可能是应力集中之地，但也可能不造成应力集中，这主要与三个晶体取向相关。本文计算表明，只有仔细地研究细观过程，才能准确理解金属材料的断裂过程。 展开更多

关键词 晶体滑移 有限元 应力结构 滑移系 弹塑性

下载PDF 职称材料

变温情形下单晶体热－粘塑性有限变形的分析方法 被引量：4

5

作者 张克实 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2001年第B09期1-4,48,共5页

提出一种对单晶体热-粘塑性力学行为的分析方法。该方法跟随加载路径对考虑变温过程的单晶体粘塑性构形演化进行增量计算，而用Hencky对数弹性应变在卸载构形的基础上来计算总量的应力，在对滑移系增量分切应力、分切应变及硬化函数的... 提出一种对单晶体热-粘塑性力学行为的分析方法。该方法跟随加载路径对考虑变温过程的单晶体粘塑性构形演化进行增量计算，而用Hencky对数弹性应变在卸载构形的基础上来计算总量的应力，在对滑移系增量分切应力、分切应变及硬化函数的增量非经性本构关系的计算过程中采用泰勒展开得到了便于求解的线性方程组，同时得到了用于计算有限元刚度矩阵的本构矩阵，该格式在本构计算时不需进行迭代因而有较高的计算效率。 展开更多

关键词 晶体滑移 有限变形 粘塑性 本构矩阵 计算方法 单晶体 变温过程

下载PDF 职称材料

用于单晶叶片应力分析的滑移本构模型 被引量：4

6

作者 孙万超 陆山 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期754-759,共6页

为了建立适用于镍基单晶涡轮叶片的有限元分析平台,基于有限变形晶体滑移理论和有限元软件AN-SYS接口参数要求,导出了增量型本构方程公式。采用变刚度法,以切线系数法为初值,采用局部牛顿拉弗森迭代解法,编制了晶体弹塑性滑移本构模型程... 为了建立适用于镍基单晶涡轮叶片的有限元分析平台,基于有限变形晶体滑移理论和有限元软件AN-SYS接口参数要求,导出了增量型本构方程公式。采用变刚度法,以切线系数法为初值,采用局部牛顿拉弗森迭代解法,编制了晶体弹塑性滑移本构模型程序,并以子程序Usermat的形式植入ANSYS软件。计算模拟了DD3试棒不同取向的单向拉伸和循环应力应变过程,讨论了〈011〉方向上的应变软化行为和该本构模型对DD3镍基单晶涡轮叶片的良好应用性。数值仿真结果与实验数据对比吻合良好,验证了程序的正确性。 展开更多

关键词 晶体滑移 切线系数法 牛顿拉弗森迭代 弹塑性本构 正交各向异性 镍基单晶合金

下载PDF 职称材料

单晶叶片应力分析方法及应用 被引量：4

7

作者 杨治国 成晓鸣 尹泽勇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期309-311,315,共4页

从单晶变形机理出发 ,采用晶体滑移理论 ,给出了单晶弹塑性蠕变滑移本构模型。建立了全新的有限元列式 ,并用于某气冷单晶涡轮叶片弹塑料性蠕变应力分析。

关键词 涡轮叶片 应力分析 有限元分析 单晶合金 晶体滑移 弹塑性蠕变模型 航空发动机

下载PDF 职称材料

多晶镍基合金循环塑性细观本构关系 被引量：3

8

作者 蔚夺魁 杨晓光 张克实 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2167-2173,共7页

基于晶体塑性的本构理论,考虑金属材料晶体细观塑性变形流动的各向异性性质及晶体滑移的非线性运动硬化,以Voronoi多晶集合体作为材料的代表性体积单元(RVE),用晶体塑性模拟描述ZSGH4169多晶镍基合金材料的细观本构关系,对ZSGH4169多晶... 基于晶体塑性的本构理论,考虑金属材料晶体细观塑性变形流动的各向异性性质及晶体滑移的非线性运动硬化,以Voronoi多晶集合体作为材料的代表性体积单元(RVE),用晶体塑性模拟描述ZSGH4169多晶镍基合金材料的细观本构关系,对ZSGH4169多晶镍基合金进行了晶粒尺度的对称和非对称循环细观分析.通过对称循环数值模拟表明:该模型适合模拟金属材料循环试验中常见的应变硬化现象和Bauschinger效应;通过非对称循环数值模拟表明该模型具有对棘轮效应的描述能力,计算中发现背应力的演化对滑移切应变率有很大的影响,滑移切应变率的数值很大程度取决于背应力演化主导的非线性硬化过程. 展开更多

关键词 循环塑性 晶体滑移 各向异性屈服与硬化 Bauschinger效应 本构关系

原文传递

单晶涡轮叶片材料本构模型及应用研究 被引量：1

9

作者 杨治国 岳珠峰 +2 位作者 尹泽勇 魏鹏义 成晓鸣 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期650-657,共8页

综述了各向异性单晶叶片强度分析和寿命预测方面的一些研究工作。这些工作包括:建立并验证了弹塑性、蠕变滑移本构模型及蠕变持久寿命预测方法;进行了不同晶体取向DD3单晶在不同温度、不同速率或不同温度、不同应力水平下的拉伸试验、... 综述了各向异性单晶叶片强度分析和寿命预测方面的一些研究工作。这些工作包括:建立并验证了弹塑性、蠕变滑移本构模型及蠕变持久寿命预测方法;进行了不同晶体取向DD3单晶在不同温度、不同速率或不同温度、不同应力水平下的拉伸试验、蠕变、疲劳及热疲劳试验;开发了大型单晶结构有限元分析软件SLAPSC和ABAQUS的umat;用双剪切试样和模拟叶片等系列试验对模型和有限元进行考核。作为应用研究,对某发动机单晶涡轮叶片进行了强度分析和寿命预测。 展开更多

关键词 镍基单晶合金 力学性能 航空发动机 晶体滑移 寿命预测 有限元分析 航空发动机 燃气轮机 涡轮叶片

下载PDF 职称材料

镍基单晶涡轮叶片结构强度分析有限元程序及应用 被引量：1

10

作者 岳珠峰 吕震宙 +2 位作者 尹泽勇 杨治国 成晓明 《燃气涡轮试验与研究》 1998年第2期44-46,共3页

全面介绍了各向异性晶体滑移结构强度和蠕变分析有限元程序的原理、功能特点 ,及其在镍基单晶涡轮叶片中的应用实例。

关键词 镍基单晶合金 航空发动机 型号设计 晶体滑移 涡轮叶片 有限元程序 强度分析 蠕变分析

下载PDF 职称材料

单晶有限变形的热力耦合计算模型 被引量：1

11

作者 赵聃 朱祎国 +1 位作者 胡平 张万喜 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期501-505,544,共6页

以弹性变形梯度作为基本变量,结合热力学理论构造了单晶有限变形的热、力耦合计算模型。该模型考虑了温度、变温速率以及塑性耗散等条件对单晶有限变形的影响,相对于传统的以弹性变形梯度为基本变量的晶体塑性模型,算法能够体现温度效... 以弹性变形梯度作为基本变量,结合热力学理论构造了单晶有限变形的热、力耦合计算模型。该模型考虑了温度、变温速率以及塑性耗散等条件对单晶有限变形的影响,相对于传统的以弹性变形梯度为基本变量的晶体塑性模型,算法能够体现温度效应的影响。采用隐式的积分方法对建立的控制方程进行计算以保证求解过程的稳定。以1100Al单晶为例计算了不同升温、降温速率,以及不同应变率影响下的材料应力-应变的响应。结果表明,模型能较好地反映变温过程中,单晶各向异性性质的演化以及应力、应变之间关系的变化。 展开更多

关键词 单晶体 晶体滑移 热效应 有限变形

下载PDF 职称材料

晶向偏角和随机性对涡轮叶片强度影响 被引量：1

12

作者 张中奎 《西安邮电大学学报》 2015年第4期49-53,共5页

基于晶体塑性滑移理论,采用晶体滑移有限元程序,通过子程序中的欧拉角的变化,研究了不同晶体取向偏差和随机取向偏差对涡轮叶片强度的影响。结果表明:不同晶向偏角下最大分切应力均位于叶盆面缘板下方,榫头强度随晶向偏角增大而降低。... 基于晶体塑性滑移理论,采用晶体滑移有限元程序,通过子程序中的欧拉角的变化,研究了不同晶体取向偏差和随机取向偏差对涡轮叶片强度的影响。结果表明:不同晶向偏角下最大分切应力均位于叶盆面缘板下方,榫头强度随晶向偏角增大而降低。不同随机取向偏角下最大分切应力大小和位置均不同,随机取向偏角对镍基单晶榫头强度的影响具有较大的随机性和分散性。 展开更多

关键词 晶向偏角 随机取向偏角 晶体滑移 最大分切应力

下载PDF 职称材料

ZSGH4169合金细观力学行为的数值模拟 被引量：1

13

作者 蔚夺魁 杨晓光 张克实 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2572-2578,共7页

基于晶体塑性本构理论,利用多晶代表性单元从细观尺度研究了ZSGH4169合金在650℃条件下考虑双轴应力状态的循环应力应变行为.计算结果表明:该合金在双轴拉伸应力控制下存在与低周疲劳试验常用的单轴应力状态一致的棘轮效应.对两种应力... 基于晶体塑性本构理论,利用多晶代表性单元从细观尺度研究了ZSGH4169合金在650℃条件下考虑双轴应力状态的循环应力应变行为.计算结果表明:该合金在双轴拉伸应力控制下存在与低周疲劳试验常用的单轴应力状态一致的棘轮效应.对两种应力状态下的结果进行对比发现,在1 150MPa应力单轴循环载荷下初始循环残余应变比双轴应力状态高出3倍,且双轴应力状态下最终循环稳定,残余应变约为1.2%,但在单轴应力状态下是不稳定的.对应力和塑性应变累积不均匀性的分析表明:单轴和双轴拉伸状态下,虽然应力和应变分布的不均匀性都随着循环数的增加而增加,但单轴拉伸状态下平均应力随循环数增加,而双轴拉伸状态下几乎为常数. 展开更多

关键词 循环塑性 晶体滑移 各向异性屈服硬化 Bauschinger效应 双轴

原文传递

有限变形下单晶变温本构模型 被引量：1

14

作者 赵聃 朱祎国 +1 位作者 胡平 张万喜 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期266-271,共6页

论文构造了单晶热弹粘塑性的本构模型,模拟材料在不同温度下的力学行为.该模型以晶体热运动学作为分析变形的基础,即考虑温度变化情况下总体变形梯度的乘式分解,建立温度影响下的以弹性变形梯度为基本变量的控制方程来描述单晶材料的变... 论文构造了单晶热弹粘塑性的本构模型,模拟材料在不同温度下的力学行为.该模型以晶体热运动学作为分析变形的基础,即考虑温度变化情况下总体变形梯度的乘式分解,建立温度影响下的以弹性变形梯度为基本变量的控制方程来描述单晶材料的变形,算法采用隐式积分方法来求解控制方程以保证计算的稳定性.模型能反映单晶材料变形过程中温度对应力-应变响应的影响. 展开更多

关键词 晶体滑移 有限变形 变温 本构模型

原文传递

Cu-2.0% Be合金中晶界析出相对弹性性能的影响 被引量：1

15

作者 张伟玮 赵之赫 +4 位作者 方继华 何平 晁振龙 陈国钦 姜龙涛 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2194-2200,共7页

对Cu-2.0%Be(质量分数)合金晶界处不连续析出相的形貌及其与热处理参数之间的关系进行了研究,利用正交试验设计的方法选取热处理参数,制备微观结构差距较大的样品,从中筛选所需样品研究了晶界反应物对滞弹性行为的影响。不连续析出相主... 对Cu-2.0%Be(质量分数)合金晶界处不连续析出相的形貌及其与热处理参数之间的关系进行了研究,利用正交试验设计的方法选取热处理参数,制备微观结构差距较大的样品,从中筛选所需样品研究了晶界反应物对滞弹性行为的影响。不连续析出相主要存在于晶界处,主要由γ相和α基体相组成。根据极差分析结果,影响晶界反应量的热处理参数主要为二级时效温度,其次为一级时效时间和二级时效时间。滞弹性行为分析表明,晶界反应量对样品加载过程中的变形量影响较大,这是由于不连续析出形成的γ相与基体为非共格关系,在γ相周围存在原子无序区域,位错在此处的湮灭引起原子重排,因此晶体产生滑移,造成合金塑性变形。而无晶界反应物的晶界两侧交错排列着γ′相,位错容易在此处塞积,阻碍晶体滑移。 展开更多

关键词 Cu-Be合金 晶界析出相 滞弹性 晶体滑移

原文传递

基于筏化的镍基单晶合金高温蠕变模型

16

作者 王佰智 付强 于洪飞 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2325-2330,共6页

采用应力法以及界面能法对不同取向的镍基单晶合金在950℃下的筏化类型进行了预测.上述两种方法的筏化预测结果一致,[001]取向为N型筏化,[011]取向为P型筏化,[111]取向不筏化.进一步,根据筏化预测结果以及晶体滑移理论,结合Kachanov-Rob... 采用应力法以及界面能法对不同取向的镍基单晶合金在950℃下的筏化类型进行了预测.上述两种方法的筏化预测结果一致,[001]取向为N型筏化,[011]取向为P型筏化,[111]取向不筏化.进一步,根据筏化预测结果以及晶体滑移理论,结合Kachanov-Robotnov（K-R）损伤演化公式,建立了一个镍基单晶合金蠕变模型,采用该模型并结合商用有限元软件Abaqus的用户材料子程序（UMAT）二次开发接口,对[001],[011]和[111]取向下的CMSX-4镍基单晶合金,在950℃,180~450MPa应力条件下的蠕变变形行为进行了模拟.该模型能够准确预测镍基单晶合金的筏化类型以及滑移系开动规律,更加符合材料的蠕变变形物理机制,因此模型可以对镍基单晶合金的高温蠕变曲线的第2,3阶段进行很好的模拟,并得到了试验的验证. 展开更多

关键词 镍基单晶合金 筏化 蠕变 晶体滑移 本构模型

原文传递

晶体取向对航空发动机单晶叶片结构强度和蠕变寿命的影响 被引量：12

17

作者 岳珠峰 尹泽勇 杨治国 《航空发动机》 北大核心 1997年第4期32-34,14,共4页

现代航空发动机镍基单晶叶片在生产时只控制叶片轴向为结晶方向,其它两个方向则处于随机状态。本文基于晶体滑移理论,计算分析了这种方向随机性对结构强度和蠕变寿命的影响。结果表明,保持轴向为结晶方向,其它两个方向为随机,在额定载... 现代航空发动机镍基单晶叶片在生产时只控制叶片轴向为结晶方向,其它两个方向则处于随机状态。本文基于晶体滑移理论,计算分析了这种方向随机性对结构强度和蠕变寿命的影响。结果表明,保持轴向为结晶方向,其它两个方向为随机,在额定载荷作用下,某叶片强度储备系数相差20％,蠕变寿命则可相差5.5倍,使得有必要在铸造时对非结晶方向的晶体取向进行控制。本文进一步计算了叶片轴向与结晶方向偏角对性能的影响,偏角5°,蠕变失效寿命最大降低23％;两偏角10°,蠕变失效寿命最大降低一半,即严格控制轴向偏角对叶片也是至关重要的。 展开更多

关键词 晶体取向 强度 蠕变寿命 晶体滑移理论 航空

下载PDF 职称材料

各向异性双晶和三晶体晶界附近应力场分析 被引量：5

18

作者 万建松 岳珠峰 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期35-41,共7页

采用率相关晶体滑移有限元程序对不同取向晶粒构成的双晶体和三晶体在晶界和三晶交点附近的应力集中特性进行了计算分析。双晶体的数值结果表明,不同取向晶粒的晶界附近应力场具有较大的应力梯度,存在应力集中现象;三晶体由于晶界之间... 采用率相关晶体滑移有限元程序对不同取向晶粒构成的双晶体和三晶体在晶界和三晶交点附近的应力集中特性进行了计算分析。双晶体的数值结果表明,不同取向晶粒的晶界附近应力场具有较大的应力梯度,存在应力集中现象;三晶体由于晶界之间的相互作用使得三晶交点可能造成应力集中地,也可能不造成应力集中,晶界附近的应力结构与双晶体晶界附近的应力结构亦不相同,这主要取决于三个晶粒的晶体取向。对双晶体和三晶体的分析说明,不同取向的晶粒具有不同的变形规律。因此研究金属材料的损伤、断裂问题至少需要采用晶体滑移理论从细观的角度分析不同晶粒之间的相互作用。 展开更多

关键词 双晶 三晶 应力场 晶体滑移有限元 滑移系

下载PDF 职称材料

DD3单晶合金蠕变参数的确定 被引量：3

19

作者 成晓鸣 尹泽勇 陈兆靖 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2000年第3期197-199,共3页

为确定ＤＤ３单晶合金蠕变参数，进行了多个拉伸蠕变试验，试验温度为７６０℃、８５０℃和９５０℃，试验应力为２００ＭＰａ至 ８００ ＭＰａ，试样取向为［００１」和［１１１］晶体取向。试验结果表明，在 ８５０℃和 ９５０℃下蠕... 为确定ＤＤ３单晶合金蠕变参数，进行了多个拉伸蠕变试验，试验温度为７６０℃、８５０℃和９５０℃，试验应力为２００ＭＰａ至 ８００ ＭＰａ，试样取向为［００１」和［１１１］晶体取向。试验结果表明，在 ８５０℃和 ９５０℃下蠕变应变率连续增加直至试样断裂，［００１］晶体取向的蠕变应变大于［１１１］晶体取向的蠕变应变。采用单纯形优化方法拟合了材料的蠕变参数，拟合参数表明，应力指数和时间指数分别为６～１１和０．３～１．４。最后根据晶体滑移本构模型给出了十二面体滑移系和六面体滑移系蠕变参数。 展开更多

关键词 DD3单晶合金 蠕变参数 晶体滑移模型 航空材料

下载PDF 职称材料

Ni_3Al基单晶高温合金蠕变本构模型 被引量：5

20

作者 王荣桥 张斌 胡殿印 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期657-662,共6页

结合Ni_3Al基单晶高温合金蠕变行为的细观机理,在晶体滑移理论的基础上,建立了描述Ni_3Al基单晶高温合金蠕变行为的本构模型,并通过ANSYS提供的UPFs二次开发平台对所建立的本构模型进行了有限元实现。利用蠕变试验数据,结合遗传算法获... 结合Ni_3Al基单晶高温合金蠕变行为的细观机理,在晶体滑移理论的基础上,建立了描述Ni_3Al基单晶高温合金蠕变行为的本构模型,并通过ANSYS提供的UPFs二次开发平台对所建立的本构模型进行了有限元实现。利用蠕变试验数据,结合遗传算法获取了两种Ni_3Al基材料的蠕变本构模型参数。利用所建立的蠕变本构模型对两种Ni_3Al基材料的高温拉伸试件进行了有限元模拟,与试验结果吻合良好。这表明在晶体滑移理论基础上建立的本构模型是合理的,并且能够较好地描述Ni_3Al基单晶高温合金三个阶段的蠕变行为,具有一定的应用价值。 展开更多

关键词 Ni3Al基单晶 蠕变 本构模型 晶体滑移理论 ANSYS二次开发

原文传递