航空材料热疲劳—蠕变交互作用模型的研究

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1、硕士学位论文航空材料热疲劳-蠕变交互作用模型的研究研究生姓名：高春瑾导师姓名：陈亚军副教授2015年6月7日分类号：TG142密级：公开UDC：620学号：1312022中国民航大学硕士学位论文航空材料热疲劳-蠕变交互作用模型的研究研究生姓名：高春瑾导师姓名：陈亚军副教授申请学位类别：工程硕士学科专业名称：航空工程所在院系：中欧航空工程师学院论文答辩日期：2015年6月7日2015年6月7日ResearchonAeronauticalMaterialInteractionmodelofThermo-fatigueandCreepADissertationSubmittedtoCiv

2、ilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYGAOChunjinSupervisedbyAssociateProf.CHENYa-junSino-EuropeanInstituteofAviationEngineeringCivilAviationUniversityofChinaJune2015摘要安全是民用航空领域的头等大事，航空材料寿命预测一直以来都是航空科研工作者重点研究的问题。然而有很多的航空材料是在高温环境下进行工作，受到高温疲劳与蠕变作用的双重影响。疲劳与蠕变损伤机理和产生的效果都

3、不相同，分开考虑疲劳和蠕变损伤来计算寿命往往与试验测得的寿命有偏差，于是研究高温疲劳与蠕变的交互作用对材料的寿命预测变得非常重要。为了研究1Cr18Ni9Ti材料在高温疲劳与蠕变双重作用下的寿命预测问题，本文首先对使用线性转化法在不同温度下分别预测了寿命，发现与实际试验测出的寿命存有偏差。为了能够预测出更准确的寿命，本文在寿命预测公式中引入了交互作用系数来表征高温疲劳与蠕变交互作用的程度。为了计算出各个温度下的交互作用系数，分别做了600℃、625℃、650℃、675℃、700℃五个温度在200MPa应力下的蠕变试验，得到了它们的蠕变断裂时间；做了同样五个温度下应力梯形波加载的高温

4、疲劳-蠕变试验，得到了高温疲劳-蠕变试验的实测寿命；用专业疲劳分析软件LMS模拟了试样在不同温度下的高温疲劳寿命。综合以上三类数据，分别计算蠕变损伤与高温疲劳损伤，结合带交互作用系数的寿命预测公式，分别计算出了不同温度下的交互作用系数。本文随后研究了交互作用系数随温度的变化，并用带交互作用系数的优化公式重新预测了高温疲劳-蠕变的寿命，相对于线性转化法，得到了更加准确的预测寿命。但是由于优化的公式不能表征高温疲劳与蠕变作用的对称性，于是在优化公式的基础上引入了蠕变损伤指数和疲劳损伤指数，对交互作用模型进行了修正。再次计算的结果显示，预测的断裂循环数与实测值更加符合。并根据拟合出的交互

5、作用系数和损伤指数，分析了该材料高温疲劳与蠕变交互作用的原因。通过以上一系列的研究，进行了1Cr18Ni9Ti材料在高温疲劳与蠕变方向做了部分实验及理论上的探讨；由于交互作用系数的使用简单易懂，因此也为工程上预测寿命提供了试验数据和参考思路。关键词：热疲劳；蠕变；寿命预测；交互作用IAbstractSafetyisatoppriorityinthefieldofcivilaviation,aeronauticalmaterialslifepredictionhasalwaysbeenthefocusofaviationscientists.However,therearealoto

6、faeronauticalmaterialsareworkinginhightemperatureenvironment,influencedbyboththermalfatigueandcreep.Themechanismandeffectoffatigueandcreepdamageisdifferent.Italwayshasdeviationbetweenthepredictionlifeandthemeasuredlifeconsideringseparatelyfatigueandcreepdamage,thenthestudyofinteractionoftherma

7、lfatigueandcreepforlifepredictionisveryimportant.Inordertostudythelifepredictionproblemfor1Cr18Ni9Tiausteniticstainlesssteelinfluencedbothhightemperaturefatigueandcreep,thepaperfirstusesthelinearcumulativedamageruleatdifferenttemperatur