Glidcop受同步辐射高热负载的疲劳失效机理研究

本项目以第三代同步辐射装置的建造为背景，以前端区挡光元件的主材料- - 纳米氧化铝颗粒增强铜基复合材料Glidcop为研究对象，对其受同步辐射高热负载作用下的疲劳失效机理展开研究。采取实验测试、理论建模和数值模拟相结合的研究方法，通过普通机械载荷作用下的低周疲劳实验和同步辐射高热负载的疲劳实验，揭示Glidcop材料的疲劳损伤机理。引入基于温度效应的材料属性和本构关系，采用非线性有限元分析挡光元件的温度场和应力应变场，结合局部高应力应变循环的受力特点，并考虑一定保持时间下的高温蠕变效应，建立局部高热负载作用下挡光元件的疲劳寿命预测模型。本项目的开展可为第三代同步辐射装置性能的升级以及其它颗粒增强铜基复合材料的应用提供重要的理论基础。

以第三代同步辐射的建造为背景，以前端区挡光元件的主材料——纳米氧化铝颗粒增强铜基复合材料Glidcop Al-15为研究对象，对其受同步辐射高热负载作用下的疲劳失效机理展开研究。采取实验测试、数值模拟和理论建模相结合的研究方法。常规机械载荷作用下的低周疲劳实验表明，相比于常用的45号钢，Glidcop Al-15有其特殊的疲劳特性。疲劳寿命对表面粗糙度的敏感性较高。引入基于温度效应的材料属性和本构关系，利用有限元分析挡光元件的温度场和弹塑性应力应变场，揭示了局部高应力应变循环的受力特点。在详细研究国际已进行的热疲劳实验结果基础上，提出基于等效应变幅的疲劳寿命预测模型，作为受高热负载作用挡光元件的新设计准则。本项目的开展为第三代同步辐射装置性能的升级以及其他颗粒增强铜基复合材料的应用提供了重要的理论基础。