《高溫鈦合金蠕變疲勞互動作用的雙尺度裂紋模型修正》是依託同濟大學，由湯可可擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高溫鈦合金蠕變疲勞互動作用的雙尺度裂紋模型修正
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：湯可可
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
從多尺度模型修正的角度，對高溫鈦合金蠕變疲勞互動作用問題進行研究。主要研究內容包括：（1）深化對材料劣化過程的認識，實現對高溫鈦合金材料的相關尺度參數的合理假定；（2）開展高溫鈦合金蠕變疲勞試驗研究，從試驗角度揭示材料的破壞行為；（3）理論模型計算與試驗數據相結合，修正並確定雙尺度裂紋模型中的各項尺度參數。本項目從巨觀及微觀尺度相結合的視角，力圖對蠕變疲勞互動作用機理提供新的可能解釋，從而為新型材料設計及航空安全性能的評估提供一定理論依據。
結題摘要
蠕變-疲勞的互動作用廣泛存在於航空、核能以及化工機械等工程領域。國家對航空領域投入的加大，新型合金材料在航空發動機中關鍵部位的套用，使得蠕變疲勞互動作用的問題更加突出。這種工作狀態下的蠕變-疲勞互動作用呈現典型的熱-機械交換行為。加之材料本身所帶有的製造缺陷，這些缺陷或裂紋在蠕變及疲勞的互動作用下發生擴展，當達到臨界狀態時很快導致非穩態斷裂而失效。因此，必須充分考慮蠕變-疲勞互動作用的影響才能較可靠地給出相應部件的安全使用壽命。 針對蠕變-疲勞互動作用的複雜性，本項目主要從三個方面來研究。首先，對雙尺度裂紋擴展模型的發展與完善，清楚各項參數的物理意義，以達到對材料劣化過程的完整認識；其次，基於相關試驗數據，對比理論模型預測結果，開展高溫合金蠕變疲勞壽命預測；再之，根據上述理論及試驗結果，修正並完善多尺度裂紋擴展模型，在鈦合金的基礎上推廣套用到高溫合金領域。 本項目在既有模型的基礎上進行創新性地發展，建立了物理意義明確的多尺度裂紋擴展模型。該模型巧妙融入蠕變效應，充分考慮材料、載荷以及幾何效應的影響，從而將蠕變-疲勞互動作用下材料失效斷裂的全過程，通過裂紋擴展顯示表達。該模型在鈦合金材料上得到較好的驗證，並在新型高溫合金如2024-T3, 7075-T6等材料上也有良好的套用。與以往單純的疲勞裂紋擴展模型相比，該多尺度模型能夠克服原有模型單一尺度的局限，其預測結果更接近於試驗數據。 該項目所建立的多尺度裂紋擴展模型為蠕變-疲勞互動作用的研究提供嶄新的視角。對於熱-機械這一複雜的熱力學行為有著物理意義更為明確的解釋。該理論模型可套用於新型合金材料的蠕變-疲勞壽命預測，也可為航空材料的失效性能評估提供合理的參考。
