基于CPFEM的超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子某精煉12Cr材料微觀力學(xué)分析.pdf

1、超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的環(huán)境下工作，使得轉(zhuǎn)子容易產(chǎn)生不同程度的塑性變形而發(fā)生破壞。通過(guò)對(duì)超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料微觀塑性變形機(jī)制進(jìn)行研究，可以得到其在整個(gè)塑性變形過(guò)程中微觀組織性能的變化規(guī)律，一方面有利于對(duì)超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料的損傷機(jī)理進(jìn)行深入了解，另一方面將宏觀性能與微觀性能結(jié)合起來(lái)分析，將更有利于獲得精準(zhǔn)預(yù)測(cè)超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料疲勞壽命的評(píng)價(jià)方法。晶體塑性有限元方法（Crystal Plastic Finite Ele

2、ment Method，CPFEM）是將晶體塑性理論與有限元方法相結(jié)合的方法，它可以從材料變形的物理機(jī)制出發(fā)，比較準(zhǔn)確地反映材料的微觀特性，目前不僅是材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，也是力學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文依托于晶體學(xué)和晶體塑性理論基礎(chǔ)，以超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子某精煉12Cr材料為研究對(duì)象，采用考慮背應(yīng)力的循環(huán)晶體塑性有限元模型，首先采用實(shí)際單軸拉伸試驗(yàn)和晶體塑性有限元模擬試算相結(jié)合的方法確定模型參數(shù)。其次，綜合有限元模擬方法、晶體塑性理

3、論、多晶三維重建等現(xiàn)代化技術(shù)，從微觀尺度出發(fā)，根據(jù)多晶微觀結(jié)構(gòu)的不同，研究了一小塊隨機(jī)取向分布的超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子某精煉12Cr材料在單軸拉伸情況下的塑性變形行為。最后，分析了影響超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子某精煉12Cr材料塑性變形的主要因素：晶粒數(shù)目、加載條件、溫度、加載應(yīng)變率，研究表明：晶粒的數(shù)目的多少對(duì)超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料變形后等效應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變的分布范圍的影響不大，但影響其分布的均勻性；超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料單軸拉伸變形后的等效應(yīng)力分布和真實(shí)