镍基单晶合金板裂纹尖端塑性区分析

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1、第32卷第11期哈尔滨工程大学学报Vol．32№．112011年11月JournalofHarbinEngineeringUniversityNov．2011doi:10．3969/j．issn．1006－7043．2011．11．007镍基单晶合金板裂纹尖端塑性区分析1，221杨丽红，吴林志，曲嘉(1．哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨150001;2．哈尔滨工业大学复合材料研究所，黑龙江哈尔滨150001)摘要:裂纹尖端塑性区对研究裂纹开裂扩展具有重要意义．应用Hill屈服准则和考虑拉-剪耦合的修

2、正Hill屈服准则，对镍基单晶合金板裂纹尖端塑性区进行了分析．得到了Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹尖端塑性区．对镍基单晶合金板内裂纹尖端塑性区与各向同性材料板内裂纹尖端塑性区进行了比较．讨论了拉-剪耦合、Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹复合比及温度对裂纹尖端塑性区的影响．结果表明，拉—剪耦合对裂纹尖端塑性区的尺寸有影响，760℃时影响明显．在平面应力状态下，镍基单晶合金板内裂尖塑性区尺寸随Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹复合比的递增速度比平面应变状态下的大．温度对镍基单晶合金板裂尖塑性区有较大影响．关键词:镍基单晶合金;复合型裂纹;屈服准则;塑性

3、区中图分类号:O343文献标志码:A文章编号:1006-7043(2011)11-1434-06Cracktipplasticzoneofanickel-basedsinglecrystalplate1，221YANGLihong，WULinzhi，QUJia(1．CollegeofAerospaceandCivilEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China;2．CenterforCompositeMa-terials，HarbinInst

4、ituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract:Thecracktipplasticzonehasbeenverysignificanttoanalysisofcrackgrowth．Inthisstudy，cracktipplasticzonesofanickel-basedsinglecrystalplatewereanalyzedbyusingHillyieldcriterionaswellasamodifiedHillyieldcriterionconsider

5、ingtension-shearstresscoupling．Thecracktipplasticzones，respectivelycorrespond-ingtomodeI，modeII，andmixedmodesI，II，werederived．Thecracktipplasticzonesofthenickel-basedsin-glecrystalwerecomparedtothatofisotropicmaterial．Theinfluencesoftension-shearstresscouplin

6、g，thecom-poundratioofmixedmodesI，II，crack，andtemperatureoncracktipplasticzoneswerediscussed．TheresultsobtainedshowthatthesizeofcracktipplasticzonesbasedonHillyieldcriterionisslightlydifferentfromthatbasedonthemodifiedHillyieldcriterionfor760℃．Theincreaserateo

7、fcracktipplasticzonesofthenickel-basedsinglecrystalincreasingwithacompoundratiointheplanestressconditionisgreaterthanthatfoundintheplanestraincondition，andthetemperaturehasgreaterinfluenceoncracktipplasticzonesofthenickel-basedsinglecrystal．Keywords:nickel-ba

8、sedsinglecrystal;mixedmodecrack;yieldcriterion;plasticzone镍基单晶高温合金具有优良的高温抗疲劳、抗基单晶合金的断裂问题研究不多．材料裂纹问题是［1］蠕变性能，是目前制造先进航空发动机和燃气轮机力学领域的一个研究热点，温志勋等通过实验和叶片的主要材料．为了满足高性能航空发动机的设有限元法研究了镍基单晶合金裂纹扩展路径