基于-神经网络的双层辉光离子渗金属

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1、镍基单晶合金多轴非比例加载低周疲劳单胞模型*国家自然科学基金资助项目(50875080),湖南省重点学科建设项目资助作者简介：丁智平（1956—），男，博士，教授，硕士研究生导师，主要从事机械结构强度、材料的疲劳损伤和机械优化设计的研究。（通讯作者）；E-mail：dzp0733@yahoo.com.cn丁智平，王腾飞，李明，陈吉平（湖南工业大学机械工程学院，湖南株洲412008）摘要：进行DD3镍基单晶合金在680℃和850℃温度下多轴非比例加载低周疲劳试验，试验研究表明等效应变范围△εe、试验温度、等效应力范围△σ e

2、对单晶合金的低周疲劳寿命有显著的影响。基于能量耗散理论，引入参量k表征多轴非比例加载对疲劳寿命的影响，构造循环塑性应变能作为损伤参量，建立镍基单晶合金低周疲劳寿命预测模型。参量k与循环寿命之间呈幂函数关系。根据镍基单晶合金的微观尺度结构特征，建立γ/γ’双相单胞有限元模型，进行多轴非比例循环加载应力应变数值模拟。分别利用宏观有限元模型和γ/γ’双相单胞微观有限元模型的计算结果，以及镍基单晶合金680℃和850℃低周疲劳试验数据，对疲劳寿命模型进行多元线性回归分析，结果表明微观单胞有限元模型的分析精度比宏观有限元模型显著提高

3、，两种温度下的试验数据分别落在1.6倍和2.0倍偏差分布带内。关键词：疲劳，单胞模型，有限元法，单晶合金，多轴非比例中图分类号：文献标识码：LowCycleFatigueUnitCellModelforSingleCrystalNickel-baseSuperalloyunderMultiaxialNon-proportionalLoadingDINGZhiping，WANGTengfei，LIMing，CHENJiping(SchoolofMechanicalEngineering,HunanUniversityofTe

4、chnology,Zhuzhou412007)Abstract:Lowcyclefatiguetestsofsinglecrystalnickel-basedsuperalloyDD3wereconductedundermultiaxialnon-proportionalloadingat680℃and850℃,respectively.Thetestresultsshowthatmanyfactorsaffectlowcyclefatiguelifesignificantly.Basedonenergydissipati

5、ontheory,alowcyclefatiguelifepredictionmodelforsinglecrystalsuperalloywasproposedbyusingcyclicplasticitystrainenergyasaparameter.Accordingtomicrostructurefeature,aγ/γ’two-phaseunitcellfiniteelementmodelwasestablished,anditscyclicstress-strainwassimulated.Calculati

6、onresultsofthemacroandthemicrofiniteelementmodel,andlowcyclefatiguetestdataat680℃and850℃wereappliedtofitthelowcyclefatiguelifemodelbymultiplelinearregressionanalysis.Theresultsshowthattheaccuracyoftheunitcellmodelisbetterthanthemacromodelsignificantly,andalltestda

7、taoftwokindsoftemperaturefallintothefactorof1.6and2.0scatterband,respectively.Keywords:fatigue，unitcellmodel，finiteelementmethod，singlecrystalalloy，multiaxialnon-proportional镍基单晶合金因其良好的高温抗疲劳和蠕变性能，已成为航空涡轮发动机热端部件的重要材料。航空涡轮发动机热端部件不仅承受高温蠕变损伤，同时还承受因发动机启动、停机产生的交变载荷及温度变化

8、而引起的低周疲劳（LCF）破坏。特别是涡轮叶片根部的受力处于复杂应力状态，从而产生多轴低周疲劳损伤。多轴应力状态下材料的疲劳损伤是较为复杂且非常困难的问题，特别是对镍基单晶合金各向异性材料在高温多轴应力状态下的低周疲劳性能研究和寿命预测，到目前为止在国际上亦是前沿性的研究热点。国内外众多学者在这方面进行