一种结合晶体塑性及扩展有限元的短裂纹扩展模拟方法

摘要：

多晶金属材料的疲劳短裂纹扩展过程受到晶粒尺寸、晶体取向和晶界阻碍等微观组织影响,导致裂纹扩展速率呈现明显的波动特征;在相同应力强度因子下,短裂纹扩展速率比长裂纹扩展速率高,基于长裂纹扩展模型预测短裂纹扩展过程往往得到偏危险的结果.因此,结合晶体塑性与扩展有限元,本文提出了一种反映微观组织影响的短裂纹扩展模拟方法,并通过粉末高温合金FGH96疲劳短裂纹扩展原位试验进行验证.以电子背散射衍射(EBSD)检测结果为输入,建立短裂纹扩展细观有限元模型,表征晶粒尺寸、晶体取向影响;将晶体塑性引入扩展有限元法,基于滑移系本构及塑性切应变率表征晶界阻碍影响.结果表明:该方法可有效描述短裂纹扩展速率的波动特征,短裂纹扩展寿命预测精度得到显著提高.

关键词：短裂纹扩展、原位试验、微观组织、晶体塑性、扩展有限元法

所属期刊栏目：33

分类号：TG132.3(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家科技重大专项

在线出版日期：2023-04-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：435-444