基于cpfem的超临界汽轮机转子某精炼12cr材料微观力学分析

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1、分类号学号M201270925学校代码10487密级硕士学位论文基于CPFEM的超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料微观力学分析学位申请人：宁方华学科专业：热能工程指导教师：王坤副教授答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMicromechanicsofSupercriticalSteamTurbineRotorSteelarefin

2、e12CrBasedonCPFEMCandidate：NingFanghuaMajor：ThermalEngineeringSupervisor：Assoc.Prof.WangKunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本

3、文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）

4、学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要超临界汽轮机转子材料在高温、高压、高转速的环境下工作，使得转子容易产生不同程度的塑性变形而发生破坏。通过对超临界汽轮机转子材料微观塑性变形机制进行研究，可以得到其在整个塑性变形过程中微观组织性能的变化规律，一方面有利于对超临界汽轮机转子材料的损伤机理进行深入了解，另一方面将宏观性能与微观性能结合起来分析，将更有利于获得精准预测超临界汽轮机转子材料疲劳寿命的评价方法。晶体塑性有限元方法（CrystalPlasticF

5、initeElementMethod，CPFEM）是将晶体塑性理论与有限元方法相结合的方法，它可以从材料变形的物理机制出发，比较准确地反映材料的微观特性，目前不仅是材料领域的研究热点，也是力学领域的研究热点。本文依托于晶体学和晶体塑性理论基础，以超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料为研究对象，采用考虑背应力的循环晶体塑性有限元模型，首先采用实际单轴拉伸试验和晶体塑性有限元模拟试算相结合的方法确定模型参数。其次，综合有限元模拟方法、晶体塑性理论、多晶三维重建等现代化技术，从微观尺度出发，根据多晶微观结

6、构的不同，研究了一小块随机取向分布的超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料在单轴拉伸情况下的塑性变形行为。最后，分析了影响超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料塑性变形的主要因素：晶粒数目、加载条件、温度、加载应变率，研究表明：晶粒的数目的多少对超临界汽轮机转子材料变形后等效应力和真实应变的分布范围的影响不大，但影响其分布的均匀性；超临界汽轮机转子材料单轴拉伸变形后的等效应力分布和真实应变分布的峰值比其在同样情况下单轴压缩后的峰值要略高；随着温度的升高，超临界汽轮机转子材料单轴拉伸变形后的等效应力分布和真

7、实应变分布的峰值越高；随着应变率的降低，超临界汽轮机转子材料单轴拉伸变形后的等效应力和真实应变的峰值越低，但是分布的均匀性不变。关键词：汽轮机转子有限元方法晶体塑性理论塑性变形微观特性I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTSupercriticalsteamturbinerotorworkinginhightemperature,highpressureandhighspeedmakestherotorbeeasytoproducedifferentdegreesofplasticdeform

8、ationandfinallytobedamaged,throughstudyingthemicroscopicplasticdeformationmechanismofthematerial,wecangettheperformancevariationofthematerialmicroscopictissueduringtheprocessofplasticdeformation,ontheonehand,itisbeneficialforthedeepunderstandi