DD3单晶的Hill屈服准则应用研究
摩尔库伦屈服准则三维-概述说明以及解释

摩尔库伦屈服准则三维-概述说明以及解释1.引言1.1 概述摩尔库伦屈服准则是材料力学中一项重要的准则,用于描述材料在受到外力作用下变形和破坏的行为。
该准则由奥地利工程师摩尔库伦于1920年提出,经过多年的实验验证和理论推导,被广泛应用于材料科学与工程领域。
摩尔库伦屈服准则基于以下假设:材料在受力时,当其承受的正应力达到一定临界值时,就会发生可见的变形或破坏。
这个临界值称为屈服强度,是材料的一个重要力学性质。
摩尔库伦屈服准则从力学的角度出发,将材料的破坏看作是某一点处的应力超过了材料的屈服强度。
在实际应用中,我们可以通过在材料表面施加不同的载荷,然后测量应力和应变的关系来确定材料的屈服强度。
摩尔库伦屈服准则的应用非常广泛,涵盖了各个工程领域。
例如,它可以用于金属材料的设计和评估,帮助工程师选择合适的材料以承受特定的载荷。
此外,它还可以应用于弹性材料、塑性材料、复合材料等不同类型的材料,为工程设计和材料选择提供依据。
尽管摩尔库伦屈服准则在材料科学与工程领域具有广泛的应用,但其也存在一些局限性。
首先,该准则假设材料处于单轴应力状态,即只考虑一种应力方向的作用。
然而,在实际工程中,材料通常会承受多种应力方向的作用,这就需要根据实际情况进行修正和扩展。
此外,摩尔库伦屈服准则也未考虑到一些其他因素,如材料的疲劳性能、高温环境下的行为等,因此在实际应用中需要结合其他理论和实验数据进行综合考虑。
总之,摩尔库伦屈服准则是描述材料变形和破坏行为的一种重要方法。
它为工程师提供了一个分析和评估材料性能的工具,同时也为材料科学研究提供了理论基础。
然而,在实际应用中仍需要注意其局限性,并结合其他理论和实验数据进行综合考虑,以更准确地评估材料的力学性能。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以是对整篇文章的大致安排和组织方式的介绍。
以下是一个可能的内容示例:"1.2 文章结构本文将主要围绕着摩尔库伦屈服准则展开深入探讨。
单晶Ni_(3)Al切削过程的分子动力学仿真研究

110
田京京等:单晶Ni3Al切削过程的分子动力学仿真研究
第7期
料而且缺乏对其纳米切削过程的认识,要获得高的表面质量和 加工精度非常困难。这主要与其基体NisAl有关,NisAl的有序结 构使Ni’Al軽属间化合物具有诸多优异性能,但同时也使其具有 低的原子可动性,发生塑性变形比较困难,因而难以切削加工叫 因此有必要深层次研究单晶弘小的切削过程。借助大规模原子/ 分子并行模拟器(LAMMPS》%建了单晶Ni’Al工件和金刚石刀具 的纳米切削分子动力学模型,并对切削过程进行仿真,使用OVIT0 软件7略模拟结果可视化,研究了单晶Ni’Al切削过程中的切屑和 已加工表面形成,切削力,工件温度和系统势能的变化规律。
Key Words:Monocrystalline Ni3Al; Molecular Dynamics; Nano-Cutting; Cutting Force
1引言
近年来,随着国民经济的快速发展,我国的航空航天,船舶, 能源等重大装备制造业迎来了新的发展契机,对零部件的制造工 艺,表面质量和加工精度提出了更高的要求,部分部件的加工精 度甚至达到了纳米级。纳米切削技术是改善材料表面质量,使材 料加工精度达到纳米级别的重要手段,应用前景广阔。但是由于 纳米切削过程中的材料去除机制以及纳米切削理论尚未成熟,这 一定程度上限制了纳米切削技术的发展因此有必要进行大量 纳米切削方面的研究,深入理解纳米尺度材料的切削过程。
单晶Ni/l在切削过程中的瞬时图像,如图2(a)^2(c)所
示。切削距离为8 nm时的工件原子局部位移,如图2(d)所示。
No.7
July.2021
机械设计与制造
DD3单晶合金高温蠕变、疲劳及其交互作用机制

摘 要 :研 究 不 同 温 度 、 同 应 力 下 DD 不 3单 晶 合 金 不 同 取 向的 疲 劳 、 变 及 疲 劳 一 变 交 互 作 用 机 制 。 结果 表 明 : 定 的实 蠕 蠕 给
验条件下 , D D 3单 晶 的疲 劳 、 变 及 其 交 互 作 用 均 具 有 明 显 的各 向异 性 , 以 [ 1 ] 向 的 寿命 最 长 , 0 1 取 向 次 之 , 蠕 均 11取 [0]
赵
萍 , 清华 李 何 ,
维 陆 ,
波
( 1中南 大学 机 电工 程学 院 , 长沙 4 0 8 ; 10 3
2中国航 空动力 机 械研究 所 , 湖南 株洲 4 2 0 ) 10 2
Z AO n H Pig ~,H E Qi g h a n — u ,LIW e。 LU o i, B
D 3 晶 合 金 高 温 蠕 变 、 劳 及 其 交 互 作 用 机 制 D 单 疲
D 3单 晶合 金 高 温蠕 变 、 劳 及 其 交 互 作 用 机 制 D 疲
M e ha im fFa i e a d Cr e n tg — r e f c n s o tgu n e p a d Fa i ue c e p o DD 3 Si gl y t lSup r lo tElv t d T e pe a u e n e Cr s a e a l y a e a e m r t r
Absr c :M e h nim f f tg nd c e p a a i e c e p o ta t c a s o a i ue a r e nd f tgu — r e fDD3 s n e c ys a s i e tg t d a i gl r t lwa nv s i a e t dif r ntt mpe a ur t if r n s r s e e s a on if r ntore a i s The e uls s o t t fe e e r t e wih d fe e t t e s l v l l g d fe e int ton . r s t h w ha DD3 sn e c y t l a v ou l a i o r pi f he f tgu nd c e p a f tg — r e p o r i s i gl r s a h s ob i s y n s t o c or t a i e a r e nd a i ue c e p r pe te ,
单晶涡轮叶片材料本构模型及应用研究

摘要: 综述了 各向异性单晶叶片 强度分析和寿命预 测方面的一些研究 工作。这些工 作包括: 建 立并验证了弹 塑性、蠕变滑移本 构模型及蠕 变持久寿 命预测方法; 进行 了不同晶体 取向 DD 3单 晶在不同温 度、不 同速率或 不 同温 度、不同 应力 水平 下的 拉伸 试验、蠕 变、疲劳 及 热疲 劳试 验; 开 发了 大 型单 晶结 构 有限 元分 析 软件 SLA P SC 和 A BA Q U S 的 umat; 用双剪切试 样和模拟叶片等系 列试验对模型和有 限元进行考 核。作 为应用研 究, 对某发动机单晶涡轮叶片进行了强度分析和寿命预测。 关 键 词: 航空、航天推进系统; 镍基单晶合金; 力学性能; 模型 中图分类号: V 231. 9 文献标识码: A
1 前 言
S= Sy[ 1 + ( C/ K 0) 1/ n ] õ [ 1 - B 2S2 - DB3 S3 + B4ln( ûEaû) ] ( 4)
单晶叶片技术是提高航空发动机及地面燃气 轮机性能、寿命及可靠性的关键技术之一, 但单晶 材料机械、力学性能的各向异性特性制约了其发 展和应用。本文综述了课题组开展了各向异性单 晶叶片强度分析和寿命预测方面的一 些研究工 作, 部分文献见[ 1~26] 。
∫ dW
dV
=
Eij
RijdEij =
0
dW dV
+
e
dW dV
≡
p
∫ ∫ Eeij RijdEeij + 0
镍基单晶高温合金DD5_磨削成屑机理研究

镍基单晶高温合金DD5磨削成屑机理研究*于贵华1, 朱 涛1, 蔡 明1, 安志欣1, 王成静2, 罗书宝1(1. 辽宁石油化工大学 机械工程学院, 辽宁 抚顺 113001)(2. 辽宁石油化工大学 石油化工学院, 辽宁 抚顺 113001)摘要 为研究镍基单晶高温合金DD5的磨削去除机理,提高其加工效率,针对镍基单晶高温合金具有显著各向异性的特点,建立基于Hill 模型的三维有限元磨削模型,研究镍基单晶高温合金DD5的表面加工形貌和切屑形貌,分析切屑形貌演变过程及其磨削力变化,探究磨削速度对切屑形貌和切屑形成频率的影响。
研究表明:在磨削参数范围内,加工DD5容易出现锯齿形切屑;磨削力呈稳定增加并伴有一定的周期性波动,其波动情况与锯齿形切屑相对应;随着磨削速度的增大,磨粒能更快进入切削阶段,其临界成屑厚度由0.225μm 最终降为0.158 μm ,成屑阶段占比由85.0%提高到89.5%;临界划擦厚度受磨削速度变化影响不大;随着磨削速度的增加,DD5切屑形貌由锯齿分节密集堆叠的单元节状向连续型锯齿状转变,最后发展为条形带状切屑。
关键词 磨削;切屑形貌;镍基单晶高温合金DD5;有限元分析中图分类号 TG58; TH161 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)06-0760-12DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2022.0169收稿日期 2022-10-11 修回日期 2023-01-16作为航空发动机涡轮盘、转子叶片、涡轮导向叶片等关键零部件的主要材料,镍基单晶高温合金具有优异的物理和化学性能,例如抗蠕变性能、耐高温性能、抗冲击性能等[1-2]。
然而,这些优异的力学性能也给其加工制造带来了巨大困难,使其出现加工质量差、加工成本高等缺点[3]。
和其他传统加工方式相比,磨削加工具有加工质量好、精度高等特点,能够满足镍基单晶高温合金在特殊工况下的使用条件[4]。
但是,在磨削过程中镍基单晶高温合金仍出现磨削温度高、磨削力大、能量损耗高、加工效率低等难点[5]。
DD3镍基单晶高温合金喷丸强化后残余应力的有限元模拟

DD3镍基单晶高温合金喷丸强化后残余应力的有限元模拟须庆;姜传海;陈艳华
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】2012(036)004
【摘要】利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,通过设立局部坐标系和运用三参数Barlat模型建立了DD3镍基单晶高温合金的喷丸强化有限元模型,并对喷丸后的残余应力进行了有限元模拟和实际测试。
结果表明:由于镍基单晶高温合金的各向异性,在不同取向上呈现不同的残余应力状态,且同一晶面不同取向的最小残余压应力出现在组成滑移系的晶向上;模拟结果与试验结果吻合较好。
【总页数】4页(P80-83)
【作者】须庆;姜传海;陈艳华
【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院,高温材料及高温测试教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学材料科学与工程学院,高温材料及高温测试教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学材料科学与工程学院,高温材料及高温测试教育部重点实验室,上海200240 新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐800046
【正文语种】中文
【中图分类】TB333
【相关文献】
1.2024铝合金随机多弹丸喷丸后残余应力场的有限元模拟 [J], 张少波;布紫叶
2.齿轮钢喷丸后残余应力的有限元模拟 [J], 张广良;袁建平;姜传海
3.DD3镍基单晶高温合金喷丸层残余应力的X射线衍射分析 [J], 陈艳华;须庆;姜传海;嵇宁
4.TB6钛合金激光喷丸与机械喷丸残余应力场有限元模拟 [J], 胡正云;李满福;谢兰生
5.水射流喷丸强化残余应力场的有限元模拟 [J], 董星;张海录;段雄
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DD3单晶的Hill屈服准则应用研究

1 + ( 2 3 D(
+
) + +
2 12
2
( 3) )
假设单晶材料在 [ 001] , [ 011] 和 [ 111] 方向的 屈服应力分别 为 Y001, Y011和 Y111。如果用 [ 001 ] 和 [ 011] 方向的屈服应力确定材料常数 D, 有
第 3期 2 4Y001 D1 = - 1 3 Y2 011 料常数 D, 则
-
) + 3 D
+ 3E
+ 3 F
( 1)
、 周柏
式中 : A, B, C, D, E 和 F 是与材料主方向有关的 6 个 独立的各向异性参数 , 可通过沿三个材料主方向的 单向拉伸试验和剪切屈服试验确定。 s 为参考屈 服应力, 一般 取为材料某一主 轴方向的屈服应 力。 H ill屈服准则的等效应力表达式为 :
( 6) 将 ( 6) 代入 ( 3)得到:
s
= f( , ) +
Y001 3 D - 1 g( , ) 2
4 4 4
( 7)
其中 , f( , ) = sin ( co s + sin ) + cos ,
4 4
g ( , ) = sin
co s sin
2
2
+ sin
2
cos
2
表 1 晶体取向与晶轴的夹 角 T able 1 T he or ientation of crysta l ve rsus the ang le betw een crysta l ax es A ng le /( ) [ 001] 0 0 [ 011] 45 90 [ 111] 54. 74 45
热等静压对DD3单晶高温合金组织与性能的影响

Absr c :Two HI H o s t tc Pr s ) p oc s e r a ta t P( t I osa i e s r e s s we e ppl d o i e tga e t f e t o c o i t nv s i t he e f c n mi r — e
韩
梅 , 宇时 骆
( 北京航 空材料 研究 院 先 进 高温结 构材料 国防科技 重点 实验室 , 北京 1 O 9 ) O O 5
H A N e ,LU O Байду номын сангаасu s i M i Y — h
( to lKe b a o y o v nc d H i mpe a ur r c u a Na i na y La or t r f Ad a e gh Te r t e St u t r l
M ae il ,B in n t u eo r n u ia tras tras ej gI si t fAeo a tc lMa eil ,Be ig 1 0 9 i t in 0 0 5,Ch n ) j ia
摘 要 : 用两 种 热 等 静 压 工 艺 对 D 3合 金 进 行 热 等 静 压 实 验 , 究 了热 等 静 压 对 D 3单 晶高 温 合 金 组 织 与 性 能 的 影 选 D 研 D 响 。观 察 、 析 了热 等 静 压 及 完 全 热 处 理后 组 织 , 试 了经 热 等 静 压 并 热 处 理 后 合 金 的 持 久 、 变 及 拉 伸 性 能 。结 果 表 分 测 蠕 明 : 等 静 压 工艺 可 部 分 或 完 全 消 除 D 3合 金 的铸 造疏 松 或缩 孔 , 导 致 合 金 7强化 相 的 回溶 和不 规 则 长 大 , 处 理 后 热 D 但 热 7相 粗 大 且 立 方 化 和规 则 性 差 , 金 的 中 、 温 持 久 和蠕 变性 能有 所 降低 , 90 拉 伸 性 能 无 明 显 影 响 。 合 高 对 0℃ 关键 词 :热等 静 压 ; D ; 晶高 温合 金 ; 织 ; 能 D 3单 组 性
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文 献 标 识码 : A
文 章 编 号 : 0 55 5 (00 0 -000 10 . 3 2 1 ) 1 7 -4 0 0
D 3单 晶 因 其 良好 的 高 温 抗 疲 劳 、 蠕 变 性 D 抗 能, 已成 为航空 发 动机 涡 轮部 件 的重 要 材料 。由于 单 晶的各 向异性 , 进行 单 晶构 件 的力 学 分 析 和寿 在 命 预测 时 一 般 采 用 正 交 各 向 异 性 的 H l 服 准 i l屈 则 … 及相应 的硬化规 律 , 但其 材 料 参数 的 选 择对 分 析结果有很 大 的影 响 , 能 同时 精 确预 测 出单 晶三 不 个 承载方 向的屈 服强 度 。T a. si wu理 论 考虑 了正 交 各 向异性 固体材 料 的强度 , 它 主要 是 针对 复 合 但 材 料 , 不 是 均 质 的 金 属 材 料 。丁 智 平 而 、 柏 周 卓 等人 考 虑 了拉 、 应 力 耦 合 作 用 对 单 晶材 料 剪 屈 服特性 的影响 , 此对 Hl屈服 准则进行 了修正 , 据 i l 修 正后的屈 服函数 预测 精 度较 H l理论 有 了提高 。 i l 考虑 到单 晶涡轮 叶片都 是 以 [ 0 ] 向为 主要 承载 01 方 方 向 , 在 叶身上 的 某些 部 位 … , 0 1 和 [ 1 ] 但 [ 1 ] 1 1 方 向也可 能成为 主要 承载 方 向 , 因此 在 对单 晶材料 屈
点 , 虑 到单 晶材 料 在 任 意 方 向上 剪 应 力 及 其 相互 作 用 对 屈 服 强 度 的 影 响 , 过 在 Hi 屈 服 函数 中 加 人 一 修 正 项 考 通 l l 建 立 了适 用 于 单 晶 的新 屈服 函数 , 对 晶体 取 向为 [0 ] [ 1 ] [1 ] 屈 服 强 度 进 行 非 常 准 确 的 预 测 , 其 它 能 0 1 ,O 1 和 1 1 的 在
立 了适用 于单 晶的新 屈 服 函数 , 用该 屈 服 函数 对 并
而对 于单 晶材料 , 三 个 材 料 主轴 [ 0 ] [ 1 ] 沿 0 1 , 0 1 和 [ 1 ] 向的屈 服特性 相等 , 用对称 性 可得 到 A= 11 方 利
B=C=1D=E=F , 。于是 式 ( ) 为 2变 厂 o 2一o3 +( 3 r 1 ] (2 r ) r 3 r o 3一o ) T 1
服应 力 , 般 取 为 材 料 某 一 主轴 方 向 的屈 服 应 力 。 一
H l屈服 准则 的等 效应力 表达式 为 : i l
r
5  ̄A , +(, ) - /[o 一, / , 。+ = -( r )  ̄ 一 o r
c o1 2 ( 1一 2 ]+3 o3 E  ̄ + F  ̄ 寺 r ) o  ̄+3 o1 3 o2 r r r]
(.中南 大 学 机 电工 程 学 院 , 1 长沙 4 0 8 ; .中航 工 业 航 空 动 力机 械 研 究 所 , 南 株 洲 4 20 ; .湖南 工 业 大 学 机 械 工程 10 3 2 湖 10 2 3 学 院 ,湖南 株 洲 4 2 0 ) 10 8
摘 要 : H l屈 服 准 则用 于 D 3单 晶 不 同 温 度不 同取 向 的屈 服 应 力 预测 , 果表 明 : i 屈服 准 则 中材 料 参 数 的选 将 i l D 结 Hl l 择 对 计算 结 果 有 很 大 的 影 响 , 不 能 同 时 准 确 预 测 单 晶 三 个 主 要 承 载 方 向 的 屈 服 强 度 。根 据 单 晶 材 料 的 屈 服 特 且
第3 O卷 第 3期
2 1 年 6月 00
航
空
材
料
学பைடு நூலகம்
报
Vo. 0.No 3 13 .
J OUR NAL O RONA I AL MAT RI L F AE UT C E A S
Jn 2 1 ue 00
D 3单 晶 的 Hi 屈 服 准则应 用研 究 D l l
赵 萍 , 何 清 华 李 维 陆 波 丁智 平 , , ,
1 1 Hi 屈 服 函数 . l l
1 正 交各 向异 性 H l屈 服 准 则 i l
将各 向同性材 料的 V nMi s屈 服 准则 推广 到 o s e
正交各 向异性 的 H l屈 服准则 可表示 为 i l o r =A(r r3 +B( 3 o 2一o 3 2 ) r o 3一o 1。+ r) 1
() 2
服强度进 行预测 时 , 0 1 ,0 1 和 [ 1 ] 向都是 [0 ] [ 1 ] 11 方 非常重要 的 , 允许 有 较 大 的误 差 。根 据 单 晶材 料 不 的屈服特 点 , 考虑 到 剪应 力及 其 相 互作 用 对屈 服 特
性 的影 响 , 本文在 H l屈 服准则 加入 了一修正项 , i l 建
D 3单 晶在 不 同 温度 和 不 同取 向的 屈 服 强 度进 行 D
C oI o2 ( — 2 +3 o3 E  ̄+3 o2 () r r ) o  ̄+3ol F  ̄ 1 r r r
式 中 : , D, A, c, E和 F是 与材料 主方 向有关 的 6个
独 立 的各 向异性 参数 , 可通 过 沿 三个 材 料 主方 向的
单 向拉伸 试 验 和 剪切 屈 服 试 验确 定 。 。 参 考 屈 为
方 向 上结 果 也 比较 满意 。
关键 词 :D 3 晶 ; 正 Hl屈 服 准 则 ; 料 参 数 ; 服 强 度 D 单 修 i l 材 屈
DOI 1 . 9 9 j i n 1 0 ・0 3 2 1 . . 1 :0 3 6 /.s . 0 55 5 . 0 0 3 0 5 s
中 图分 类 号 : 3 6 2 T 16 1 ; 2 19 0 4.;G4.5V3.5