基于Tanaka-Mura模型的电子束焊接头疲劳裂纹萌生模拟

• 作者: 刘小刚 朱阳阳 申顺 彭伟平
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 航空航天
• 关键词: 高温合金 电子束焊接头 Tanaka-Mura模型 疲劳裂纹萌生 微观组织
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 新材料新工艺与结构寿命|New Materials, New Processes and Structural Life
• 页码范围: 98-106
• 页数: 9页
• 分类号: V231.9
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.210464

摘要

为揭示高温合金电子束焊接头的疲劳特性,对其开展了疲劳裂纹萌生数值模拟研究.考虑焊缝区微观组织特性,对Voronoi图法进行改进,建立了焊缝区包含柱状晶、细等轴晶及粗等轴晶的混合晶区微观组织模型;对ABAQUS进行二次开发,考虑晶粒随机取向,生成晶粒多滑移带模型.基于Tanaka-Mura位错滑移模型,编写了疲劳裂纹萌生算法,考虑晶界处裂纹的连接与合并,对算法进行了改进,并结合有限元计算建立了电子束焊接头疲劳裂纹萌生数值模拟方法.基于上述方法对GH4169电子束焊接头不同载荷大小的疲劳裂纹萌生进行数值模拟,分析了裂纹萌生过程及萌生寿命,并与试验结果进行对比验证;还探讨了不同热影响区晶粒尺寸对焊接接头疲劳裂纹萌生的影响规律.结果表明,电子束焊接头疲劳裂纹均萌生于热影响区,但随着载荷水平的提高,萌生位置向熔合区一侧靠近;当热影响区晶粒尺寸与母材区晶粒尺寸越接近时,接头疲劳寿命越长.