高低周组合疲劳的晶体塑性理论及其在涡轮冷却单晶叶片上的应用

针对航空发动机镍基涡轮冷却单晶叶片及其工作状态，研究其在高周和低周组合疲劳载荷下的变形、损伤和破坏的细观机理及表征技术。以晶体取向相关性为研究核心，充分考虑镍基单晶合金的细观材料结构特点，重点研究强化相和基体相的演化规律及其相互作用关系；针对镍基涡轮冷却单晶叶片的铸造特点，直接从叶片中割取试样（同时开展小尺寸试样的试验方法的研究），研究铸造缺陷和表面质量的影响规律。最终提出的高低周组合疲劳的本构模型和寿命预测模型要能够描述晶体取向相关、能够充分考虑材料细微观结构及其演化特点、同时能够描述铸造缺陷和表面质量的影响，并得到复杂应力下的试验的验证。完成相应的晶体塑性有限元程序开发。最终建立具有一般意义的高低周组合疲劳晶体理论体系。应用到具体航空发动机中，得到典型单晶合金的抗高低周组合疲劳的性能指标，分析故障再现，提出抗高低周组合疲劳的设计方法和铸造缺陷和表面质量评定的方法和要求。