某定向结晶镍基高温合金用于制造我国目前最先进的某在研型号发动机的高压涡轮叶片,为了提高该涡轮叶片持久寿命设计参数选取和设计方法的可靠性,从涡轮叶片代表性部位取材并设计、加工试验试件。 应用MTS810液压伺服材料试验机进行室温、760℃以及980℃三种温度下的短时轴向拉伸试验,得到实际试件相应温度的应力-应变曲线。根据应力—应变曲线给出材料相应的短时力学性能,与标准试件的短时力学性能进行比较,分析两者的差别,以指导涡轮叶片的强度设计。 在高温980℃下进行持久寿命试验,试验结果离散性非常大。经过分析,由于加工精度控制的问题,造成实际试件存在偏心甚至较大,需要应用ANSYS软件对试件的偏心影响进行有限元分析,同时必须考虑高温下材料的蠕变性质。ANSYS中蠕变规律以参数形式输入,这要求对一组980℃蠕变数据进行Norton形式参数回归,鉴于目前我们仅能查到980℃下一个应力值的蠕变数据,直接进行Norton形式回归无法实现。 本文首先应用MATLAB对现有950℃蠕变数据进行Norton形式回归;然后采用非线性最小二乘法的FORTRAN编程获得材料θ-Project Concept蠕变方程回归形式,对由此获得的980℃不同应力下的蠕变数据进行Norton形式的参数回归;再将两种回归后的蠕变本构关系分别引入到ANSYS的分析中,得到考虑偏心作用的实际试件在980℃时的最小截面处的应力分布情况,经分析比较宜采用后一种回归方法的计算结果;最终将实际试件的有限元计算应力与试验寿命作为持久寿命试验数据点,与标准试件持久寿命方程进行比较,以确定试验结果的有效性。