高Nb-TiAl合金高温力学行为本构建模仿真技术

董成利^1,2,3，于慧臣^1,2,3，焦泽辉^1,2,3，孔凡涛⁴，陈玉勇⁴

1. 中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室2. 航空材料检测与评价北京市重点实验室3. 材料检测与评价航空科技重点实验室4. 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院

摘 要：针对新研制的高Nb-TiAl合金（Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.02Y（原子分数/%））,开展了750℃条件下不同应变速率的单轴拉伸、低周疲劳、疲劳-蠕变交互和蠕变试验,获得了相应试验条件下的试验数据和曲线,基于宏观唯象Chaboche黏塑性统一本构模型,采用Ohno-Wang修正项准确表征材料的循环硬化/软化行为。另外,为了准确模拟材料的加速蠕变阶段,在Chaboche黏塑性统一本构模型中耦合Kachanov损伤演化率,采用自适应的显式Euler法将微分形式的本构模型离散为差分方程组,并植入到有限元软件ABAQUS的用户材料子程序UMAT中,实现对高Nb-TiAl合金在不同试验条件下力学行为的仿真模拟。结果表明,采用考虑Ohno-Wang修正并耦合Kachanov损伤的Chaboche黏塑性统一本构模型能够准确模拟高Nb-TiAl合金不同应变速率的单轴拉伸、低周疲劳、疲劳-蠕变交互和蠕变行为,且预测精度较高,满足实际工程需要。

关键词：高Nb-TiAl合金;低周疲劳;疲劳-蠕变交互;蠕变;本构模型;