《夾雜物處疲勞裂紋萌生壽命的多尺度預測方法》是依託廈門大學，由陳立傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：夾雜物處疲勞裂紋萌生壽命的多尺度預測方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳立傑
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高溫合金等材料中不可避免地存在夾雜物，它是疲勞裂紋萌生的擇優位置，對夾雜物處疲勞裂紋萌生的預測是一個極富挑戰的問題。本項目以多晶鎳基高溫合金如GH4145為研究對象，結合先進的集成化多尺度建模方法與電子背散射衍射等實驗技術，首次研究碳化物處疲勞裂紋萌生的壽命。 針對空間多尺度問題，首先基於第一性原理從頭計算，依據塑性形變的能量平衡原理建立疲勞裂紋萌生準則，再集中各尺度方法優勢，建立基於能量的疲勞裂紋萌生壽命的多尺度預測模型，並進行高溫疲勞試驗驗證。通過該模型研究，將闡明碳化物夾雜的各種開裂機制對疲勞裂紋萌生的影響，量化材料各組分形變能壘與相對強度，明確夾雜物在非均勻變形和應變局部化中的作用，更準確預測疲勞裂紋萌生壽命。 本研究中夾雜物失效預測方法亦可用於鈦合金、鋁合金等失效研究中，將為預測損傷演化、疲勞裂紋萌生、可靠壽命設計提供集成化基礎，對新材料設計與開發提供新的設計思想。
結題摘要
高溫合金等材料中不可避免地存在夾雜物，它是疲勞裂紋萌生的擇優位置，對夾雜物處疲勞裂紋萌生的預測是一個極富挑戰的問題。 本項目以多晶鎳基高溫合金等為研究對象，結合先進的集成化多尺度建模方法與DIC等先進實驗技術相結合，首次研究碳化物處疲勞裂紋萌生的相關科學問題。針對空間多尺度問題，首先基於第一性原理從頭計算，量化材料的各組分的相對強度;再依據塑性形變的能量平衡原理建立疲勞裂紋萌生準則;集中各尺度方法優勢，建立基於能量的疲勞裂紋萌生的多尺度預測模型，並對材料的高溫力學性質等進行預測研究。通過該模型研究，將闡明碳化物夾雜的各種開裂機制對疲勞裂紋萌生的影響，量化材料各組分形變能壘與相對強度，明確夾雜物在非均勻變形和應變局部化中的作用，更準確預測疲勞裂紋萌生壽命。並開展合金材料的DIC裂紋擴展過程測試工作,建立材料的疲勞裂紋擴展模型. 項目組已掌握了大體系結構的複雜力學性質的第一性原理建模計算方法,材料的高溫性質預測方法,通過基於能量的疲勞裂紋萌生準則成功的將原子級模擬計算結果,與微細觀模型進行跨尺度連線.並獲得了一些材料的較可靠的疲勞裂紋擴展DIC數據. 本研究中夾雜炭化物處的失效預測方法可用於高溫合金、鈦合金、鋁合金等失效研究中，將為預測損傷演化、疲勞裂紋萌生、可靠壽命設計提供集成化基礎，對新材料設計與開發提供新的設計思想，以及對航空結構的實時健康監測, 預示飛行的安全性具有重要的意義,套用前景可觀。
