● 摘要
随着对航空发动机高性能的不断追求，具有更好耐高温能力和更高强度的镍基单晶合金材料被不断研制出来。对单晶材料屈服规律的准确评定是单晶材料力学性能分析中的一项基础工作，它直接关系到适合于单晶叶片强度和寿命分析的本构关系的建立，具有相当重要的意义。镍基单晶合金因具有各向异性的特点，在对其进行初始屈服预测时有诸多困难。针对以上问题，本文引用了唯象的Lee & Zaverl屈服准则对单晶材料PWA 1480的初始屈服情况进行了预测。此后考虑了单晶材料内部滑移对单晶材料屈服规律的影响，研究并引用了基于滑移系的Lee & Zaverl修正模型。运用基于滑移系的Lee & Zaverl修正模型分别对镍基单晶材料PWA 1480和DD6不同晶体取向下的初始屈服情况进行了预测，通过预测结果与实验数据进行对比发现，该修正模型在不同晶体取向下对单晶材料初始屈服的预测精度均较高，同时可以对单晶材料初始屈服拉伸/压缩不对称的特性进行描述。在上述研究的基础上，本文通过UMAT材料子程序将基于滑移系的Lee & Zaverl修正模型嵌入ABAQUS 6.5商用有限元程序中。计算了某一载荷条件下DD6单晶涡轮叶片的初始屈服情况，并对单晶叶片晶体取向改变时叶片危险截面上等效应力分布的变化情况进行了分析，考察了晶体取向的变化对叶片应力状态产生的影响。