高温合金GH4169的失效特性及失效模型研究

对GH4169高温合金开展了不同应力三轴度(-0.33~0.33)、不同应变率(0.001~5000 s^(-1))、不同温度(293~1073 K)条件下的材料性能试验.基于Johnson⁃Cook失效模型的框架,研究了Johnson⁃Cook(JC)失效模型及已有文献提出的修改形式中应力三轴度项拟合结果的不确定性及应变率对失效应变的线性关系描述局限性问题,通过提出的特定参数确定方法与耦合应力三轴度的应变率效应指数函数,建立了一种唯象修正的失效模型.基于GH4169高温合金的试验结果,标定了修正的失效模型与JC模型中各个参数.结果表明:在不同应力三轴度下,GH4169的失效应变表现出不同的应变率效应;与传统的JC模型相比,修正的失效模型更能够较好地描述GH4169的失效行为;同时能够保证失效应变的非负性.

GCr15弹丸冲击不同厚度GH4169板的变形与破坏模式试验研究

为理解航空发动机包容机匣用镍基高温合金GH4169遭受高速冲击载荷时的动态力学特性,采用GCr15硬质合金弹丸,利用一级空气炮试验装置对不同厚度(2 mm、3 mm、5 mm、6 mm)的GH4169靶板进行了弹丸速度从96.7~314.2 m/s的弹道冲击试验,对冲击载荷作用下靶板的变形、破坏模式和失效机理进行了系统的试验研究。结果表明:在试验冲击速度范围之内,随着靶板厚度的增加,靶板的变形模式逐渐由拉伸与弯曲主导的蝶形变形转变为局部的剪切变形;同时靶板的破坏模式由花瓣形损伤与冲塞共存模式向单一剪切冲塞模式转变;随着冲击速度的增加,靶板对弹丸动能的吸收能量是逐渐增加的,但在临界穿透速度时出现一个拐点,使得靶板被击穿后吸收能能量的增速变缓,表明靶板被穿透破坏后降低其的吸能能力;当冲击速度为临界穿透速度时靶板变形挠度达到最大值;冲击后靶板的花瓣裂纹数量与弹体速度呈线性关系。当入射速度为284 m/s时,与试验结果比较,修正后R-I公式预测弹丸剩余速度比未修正的结果精度提高7.01%。