Разработка и верификация моделей неупругого деформирования и критериев термоусталостного разрушения монокристаллических жаропрочных сплавов

Монокристаллические материалы находят широкое применение на практике при изготовлении рабочих и направляющих лопаток современных перспективных авиационных и стационарных газотурбинных установок. Анализ термоусталостной прочности лопаток приводит к необходимости определения напряженно-деформированного состояния с высокой степенью точности, что требует разработки и экспериментальной верификации уточненных определяющих уравнений материала с усложненными реологическими свойствами для анизотропных материалов. Основными целями проекта являются создание и экспериментальная верификация модели неупругого деформирования и критерия термоусталостного разрушения монокристаллических жаропрочных сплавов при сложном многоосном монотонном и циклическом термомеханическом воздействии на основе выполнения систематических экспериментальных исследований свойств пластичности, ползучести и трещиностойкости в широком диапазоне изменения температур при различной кристаллографической ориентации. Формулировка предлагаемой термодинамически согласованной, микромеханически мотивированной феноменологической модели термо-упруго-вязко-пластического деформирования монокристаллических материалов учитывает особенности кубической сингонии, наличие вязких свойств как ниже, так и выше предела текучести, разносопротивляемость при растяжении/сжатии, чувствительность к виду напряженного состояния, различные механизмы упрочнения, возможность накопления континуальных повреждений. При формулировке уравнений эволюции внутренних переменных и законов накопления повреждений используются методы гомогенизации с учетом эволюции гамма-гамма" микроструктуры сплава. Научной новизной обладает разработка критерия пластичности четвертой степени и тензорная формулировка уравнения накопления повреждений для анизотропного материала.Предложенные модели позволят повысить точность прогноза напряженно-деформированного состояния и долговечности монокристаллических охлаждаемых лопаток, и как следствие этого надежность и безопасность эксплуатации газотурбинных установок.