合金蠕變的案例
《Acta Materialia》時(shí)效硬化Al-Mn-Zr合金蠕變過程的溶質(zhì)誘導(dǎo)強(qiáng)化
鑄態(tài)下，Al-0.5Mn-0.02Si蠕變應(yīng)力指數(shù)na為9~7，初始蠕變可以忽略，蠕變比純Al慢6-7個(gè)數(shù)量級，這與閾值應(yīng)力的存在相一致。這一閾值應(yīng)力歸因于Mn溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的相互作用。L12強(qiáng)化的Al-0.5Mn-0.09Zr-0.05Er-0.05Si合金與無Mn強(qiáng)化的合金相比，其抗蠕變能力顯著增強(qiáng)。Al-0.5Mn-0.02Si合金時(shí)效形成的枝晶間α-Al(Mn,Fe)Si析出相使部分Mn從固溶中析出，閾值應(yīng)力并沒有明顯增加。枝晶間α-析出相對Al-0.5Mn-0.09Zr-0.05Er-0.05Si合金的抗蠕變性能的影響較小。本文有助于高溫鋁合金的設(shè)計(jì)研究。
展開 洛林大學(xué)《Acta Materialia》：鎳基高溫合金[110]方向蠕變組織演變
在服役期間，γ'析出相發(fā)生定向粗化(筏化)，這對溫度和蠕變載荷有很強(qiáng)的依賴性。由于其在技術(shù)上的重要性，筏化在過去的幾十年里得到了廣泛的研究。由于鎳基高溫合金是研究擴(kuò)散控制的相變、彈性和塑性之間的強(qiáng)耦合候選材料，筏化也成為了更多基礎(chǔ)研究的重點(diǎn)。大多數(shù)研究都集中在[100]定向單晶的蠕變特性上，因?yàn)閇100]方向是單晶渦輪葉片的主應(yīng)力方向，但是在葉片截面存在復(fù)雜冷卻過程時(shí)，其他方向上的應(yīng)力可能也很大，因此有必要研究在更復(fù)雜的蠕變條件下的微觀組織演變和相關(guān)的力學(xué)行為。
法國洛林大學(xué)的研究人員使用3D和2D相場模擬研究了[110]蠕變載荷過程中鎳基高溫合金的組織演變，還研究了非均勻和各向異性對彈塑性驅(qū)動(dòng)力的影響。相關(guān)論文以題為“Microstructure evolution under [110] creep in Ni-base superalloys”發(fā)表在Acta Materialia。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116851
本研究使用了相場模型和先前開發(fā)的晶體可塑性模型。當(dāng)塑性被限制在幾微米以下的區(qū)域時(shí)，它能夠解釋各向異性以及塑性的晶粒尺寸依賴性。它還包括針對滑行系統(tǒng)中位錯(cuò)密度的
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-恢復(fù)定律和位錯(cuò)之間短程相互作用的硬化矩陣。該模型用于說明蠕變條件下鎳基高溫合金的微觀結(jié)構(gòu)演變。在接近[110]的拉伸載荷下，對鎳基高溫合金在蠕變過程中的組織形成和演變進(jìn)行了三維模擬。從立方結(jié)構(gòu)開始，模擬得出了棒狀析出物在恒定應(yīng)力下沿[110]方向形成的微觀結(jié)構(gòu)。
展開 ABAQUS蠕變UMAT本構(gòu)
creep.for
免費(fèi)分享不帶損傷的UMAT蠕變本構(gòu)，需要Sinh損傷本構(gòu)的請移步高溫合金蠕變損傷本構(gòu)/UMAT子程序/Sinh 蠕變損傷本構(gòu)/論文復(fù)現(xiàn)_本構(gòu)模型 損傷模型-技術(shù)鄰
中科院助力國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪葉片報(bào)廢率從9成暴降到1成！
最近，中科院金屬所沈陽分院的一篇論文為我們揭開了謎底，這一篇文章題目叫做：航空發(fā)動(dòng)機(jī)單晶高溫合金葉片典型鑄造缺陷的全流程控制技術(shù)及應(yīng)用 。
國產(chǎn)太行發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)格比進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)昂貴
其中主要成就為：
復(fù)雜冷卻結(jié)構(gòu)空心單晶葉片制備是困擾我國先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝機(jī)和定型的主要技術(shù)瓶頸之一。本項(xiàng)目針對單晶高溫合金葉片制備過程中出現(xiàn)的雜晶、小角晶界、取向偏離、再結(jié)晶和型殼反應(yīng)等缺陷開展了全流程控制技術(shù)研究。
首先基于晶粒和枝晶競爭生長理論，提出了螺旋選晶器起始段和螺旋段的優(yōu)選結(jié)構(gòu)和優(yōu)化工藝，將晶體取向偏離超標(biāo)的廢品率從大于20%降低到小于1%。采用了在雜晶形成區(qū)預(yù)置晶核、主動(dòng)控制該區(qū)域局部散熱條件以及抽拉速度等雜晶缺陷控制方法，使單晶葉片雜晶廢品率從大于90%降低到小于10%。闡明了小角晶界的形成機(jī)理是以枝晶偏轉(zhuǎn)方式形成，提出了通過控制單晶晶體取向偏離度減少小角晶界的新思路，將小角晶界的形成頻率從大于90%降低到小于30%。
看著不起眼的渦輪葉片，確實(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)最值錢也最難制造的零件
研究了再結(jié)晶對單晶高溫合金蠕變性能的影響；提出了減少單晶高溫合金葉片再結(jié)晶的方法，將單晶葉片再結(jié)晶廢品率從大于60%降到5%以下。提出了多項(xiàng)工程上行之有效的缺陷控制措施，發(fā)展了一套從模具設(shè)計(jì)到鑄件檢驗(yàn)的單晶葉片全流程控制技術(shù)，不僅成功解決了我國多種單晶葉片從無到有的問題，還將實(shí)心單晶葉片的合格率從小于20%提高到75%以上，復(fù)雜空心單晶葉片的合格率從小于10%提高到50%以上，極大地促進(jìn)了我國單晶葉片鑄造技術(shù)的進(jìn)步，為我國多個(gè)新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制提供了葉片保障。
展開 
：鎳基高溫合金界面位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)的再偏析
錸（Re）是一種能夠顯著提高高溫鎳基合金屈服強(qiáng)度的元素。但是，并沒有得到廣大研究者的認(rèn)同。因?yàn)榇蟛糠秩送茰yRe原子的空間分布不是隨機(jī)的，而是以納米團(tuán)簇的形式出現(xiàn)，因此障礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，一些研究人員聲稱，無法通過使用三維（3D）原子探針斷層掃描（APT）或擴(kuò)展的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜找到高溫合金中的Re團(tuán)簇。最近，在單晶高溫合金的界面位錯(cuò)核心處，發(fā)現(xiàn)了Re偏析，伴隨著Co和Cr偏析。Re的偏析可能會引起界面位錯(cuò)并阻礙它們的運(yùn)動(dòng)，從而提高超級合金的抗蠕變性。但是，在Ni基高溫合金中，Re原子的空間分布和“Re效應(yīng)”的機(jī)制仍不清楚。
【成果簡介】
近日，中國浙江大學(xué)張澤院士團(tuán)隊(duì)的李吉學(xué)教授、余倩教授、丁青青博士(文章第一作者)與美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的Long-Qing Chen合作，采用了亞埃分辨透射電子顯微鏡（TEM）和能量色散X射線光譜（EDS）分析了鎳基單晶高溫合金中錸（Re）的分布。發(fā)現(xiàn)Re原子在界面位錯(cuò)核心附近的拉應(yīng)力區(qū)域分離，形成“Cottrell大氣”，偏析過程由位錯(cuò)管擴(kuò)散促進(jìn)。原位透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡（SEM）應(yīng)變研究表明，沿相界分布Re的位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)充當(dāng)了機(jī)械壁，有效地阻止了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和裂紋擴(kuò)展。同時(shí)，Re分離的程度可以通過熱處理來調(diào)節(jié)。理論分析表明，這種顯著的合金化效應(yīng)主要來源于Re局部組分應(yīng)變與位錯(cuò)應(yīng)變之間的相互作用，導(dǎo)致界面位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)顯著穩(wěn)定。此結(jié)果為理解鎳基高溫合金力學(xué)性能中Re效應(yīng)的起源提供了新的視角，有利于提高Ni基高溫合金的蠕變性能和設(shè)計(jì)高性能的不含Re高溫合金。相關(guān)成果以“Re Segregation at Interfacial Dislocation Network in a Nickel-Based Superalloy”為題發(fā)表在Acta Materialia上。
展開 航空發(fā)動(dòng)機(jī)用粉末高溫合金及制備技術(shù)研究進(jìn)展
本課題組[45]針對合金成分進(jìn)行優(yōu)化，使該類合金在普通鑄造等軸晶鑄態(tài)條件下1100 ℃持久壽命可達(dá)到第一代單晶高溫合金的水平，同時(shí)具有良好的組織穩(wěn)定性。此外，Zhou 等[46,47]在多元素交互作用以及長時(shí)時(shí)效對持久性能的影響等方面也開展了深入的研究。以上研究工作為模具合金的應(yīng)用提供了支撐。
4 粉末高溫合金領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究
4.1 粉末高溫合金蠕變機(jī)理研究
Li 等[48]采用不同的冷卻速率獲得了具有不同γ'相形貌特征的FGH96 合金，并運(yùn)用三維原子探針(3DAP)技術(shù)對二次γ'相和三次γ'相的元素分布進(jìn)行了系統(tǒng)研究。Peng 等[49~51]系統(tǒng)研究了不同γ'相形貌特征對粉末高溫合金合金蠕變性能的影響機(jī)理。Peng 等[49]研究發(fā)現(xiàn)，存在一個(gè)臨界的γ'相尺寸，當(dāng)γ'相尺寸大于該臨界尺寸時(shí)，切過機(jī)制主要為強(qiáng)位錯(cuò)對控制機(jī)制；當(dāng)γ'相尺寸小于該臨界尺寸時(shí)，切過機(jī)制主要為弱位錯(cuò)對控制機(jī)制。同時(shí)，在晶體塑性理論的基礎(chǔ)上，建立了粉末高溫合金穩(wěn)態(tài)蠕變速率的物理模型，并計(jì)算了穩(wěn)態(tài)蠕變速率(γ)，即：
其中，ρg是滑移位錯(cuò)密度，b是Burgers矢量模，ν是位錯(cuò)震動(dòng)頻率，kb是Boltzmann 常數(shù)，T 是溫度，ΔF 是Helmholtz 自由能，τc 是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的臨界剪切應(yīng)力，ΔV是激活體積，σ是外加載荷，θ是加載方向與滑移方向之間的夾角，φ 是加載方向與滑移面法向之間的夾角。采用式(1)計(jì)算了不同γ'相形貌特征FGH96合金的穩(wěn)態(tài)蠕變速率，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性(圖12)。
展開 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片斷裂機(jī)理
從理論上看，渦輪葉片斷裂的故障機(jī)理有疲勞、超應(yīng)力、蠕變、腐蝕、磨損等。
疲勞。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，由于經(jīng)常起動(dòng)、加速、減速、停車以及其他條件的影響，會使渦輪各部件承受復(fù)雜的循環(huán)載荷作用，使得葉片經(jīng)受大量彈性應(yīng)力循環(huán)，最終引起高周疲勞、低周疲勞或熱疲勞，使得渦輪葉片斷裂。
超應(yīng)力。渦輪葉片由于其形狀的不規(guī)則，葉片中存在應(yīng)力集中部位。盡管在設(shè)計(jì)中往往會采取一系列措施加以避免，但實(shí)際上，超應(yīng)力仍然是造成渦輪葉片斷裂的一個(gè)原因。
發(fā)動(dòng)機(jī)葉片蠕變斷裂
蠕變。高溫環(huán)境下，蠕變斷裂是渦輪葉片主要的失效形式之一。隨著渦輪后燃?xì)鉁囟葟?0世紀(jì)50年代的1150K增加到現(xiàn)在的2000K，蠕變將導(dǎo)致葉片的塑性變形過大甚至產(chǎn)生蠕變斷裂。
高溫合金蠕變斷口，來源小木蟲
腐蝕。腐蝕來自于葉片所受的高溫燃?xì)狻８邷厝細(xì)鈱θ~片的腐蝕既包括沖刷造成的腐蝕，也包括高溫燃?xì)鈱饘偃~片的氧化腐蝕。腐蝕會降低葉片的性能，當(dāng)腐蝕達(dá)到一定程度，葉片材料性能不能滿足要求時(shí)，就會發(fā)生斷裂。
葉片的斷裂除此還和材料和制造手段有一定的關(guān)系，下面小編介紹一下葉片的材料和主要制造技術(shù)。變形高溫合金葉片葉片材料。變形高溫合金發(fā)展有50多年的歷史，高溫合金中隨著鋁、鈦和鎢、鉬含量增加，材料性能持續(xù)提高，但熱加工性能下降；加入昂貴的合金元素鈷之后，可以改善材料的綜合性能和提高高溫組織的穩(wěn)定性。
高溫合金葉片
制造技術(shù)。變形高溫合金葉片的生產(chǎn)是將熱軋棒經(jīng)過模鍛或輥壓成形的。模鍛葉片主要工藝如下：鐓鍛榫頭部位；換模具，模鍛葉身，通常分粗鍛、精鍛兩道工序。
展開 西安交大：新型鋁合金性能提高2-3個(gè)數(shù)量級！
特別地，當(dāng)今航空航天、交通運(yùn)輸?shù)戎匾I(lǐng)域內(nèi)的許多部件/構(gòu)件服役溫度逐漸跨越到250℃-400℃的范圍，但相應(yīng)的輕質(zhì)合金材料卻難以承受其“高溫”。相對于其它輕質(zhì)金屬材料，鋁合金是最有希望在該溫度范圍內(nèi)使用的輕合金。但是在傳統(tǒng)鋁合金中，其賴以強(qiáng)化的納米第二相顆粒在250℃以上溫度時(shí)將會發(fā)生嚴(yán)重的粗化，強(qiáng)化效果損失嚴(yán)重。
在同時(shí)外加應(yīng)力的高溫蠕變情況下，傳統(tǒng)鋁合金材料將發(fā)生快速軟化、導(dǎo)致最終的失穩(wěn)。如何提高納米第二相顆粒的高溫穩(wěn)定性、進(jìn)而改善鋁合金的抗高溫蠕變性能，成為了鋁合金甚至是輕合金體系“卡脖子”的難題。
近日，西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生高一涵、楊沖與青年教師張金鈺在劉剛和孫軍教授的指導(dǎo)下，與美國約翰霍普金斯大學(xué)馬恩教授、重慶大學(xué)曹玲飛教授合作，在新型抗高溫蠕變鋁合金材料的研發(fā)上取得了突破。他們基于納米第二相顆粒界面原子偏聚的微觀組織設(shè)計(jì)思想，通過在原子層次解析不同溶質(zhì)原子之間的交互作用，借助相關(guān)的熱力學(xué)/動(dòng)力學(xué)分析，選用常見的Al-Cu合金并結(jié)合Sc元素的微合金化作用，在巧妙的熱處理工藝下，實(shí)現(xiàn)了Sc原子在Al2Cu強(qiáng)化相顆粒界面的高濃度偏聚，相當(dāng)于給Al2Cu強(qiáng)化相顆粒穿上了一件“外衣”，顯著地抑制了該顆粒在高溫下的粗化長大。
圖1 巧妙的熱處理工藝
圖2 組織表征
同時(shí)還額外析出了穩(wěn)定的Al3Sc顆粒，使得這兩類本來不在相同時(shí)效溫度范圍內(nèi)析出的強(qiáng)化相顆粒和諧地共存。這種微觀組織結(jié)構(gòu)讓普通的Al-Cu合金不再普通，而是具有了超常的抗高溫蠕變性能：在300℃以及大于30MPa外加應(yīng)力的苛刻蠕變環(huán)境下，可安全服役長達(dá)350小時(shí)以上；如果外加應(yīng)力在20MPa以下，蠕變壽命可超過2000小時(shí)。
展開 材料之殤：從小學(xué)知識說起，說說航空發(fā)動(dòng)機(jī)
但是高溫下，金屬都會熱脹冷縮，經(jīng)這一折騰，陣形就亂了，高雅一點(diǎn)叫：高溫下的合金蠕變。
陳教授研究的鈦鋁合金，屬于比較主流的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片材料。陳教授在合金結(jié)構(gòu)里加了Nb，這可不是撒胡椒粉那種加法，加Nb是很講究的。Nb有啥用呢?這陣形的主力士兵是鈦鋁原子，在陣形的關(guān)鍵位置，安排了Nb原子這個(gè)傳令兵，士兵就不怕走散，可以分開的距離就更大一些，在材料上表現(xiàn)為延展性能提升。同時(shí)，這個(gè)傳令兵也不會讓士兵分的太遠(yuǎn)導(dǎo)致陣形潰散，他會把士兵控制在一個(gè)有效范圍內(nèi)，這在材料上表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度提升。
PST在900度下抵住了637MPa的高拉伸強(qiáng)度，什么概念呢?——“這簡直屌炸天了!”一位不愿意透露姓名的材料學(xué)家說。
藍(lán)色線是美國波音客機(jī)GEnx引擎中的合金(簡稱4822合金)的蠕變抗力，紅線是陳教授的PST鈦鋁單晶，線條往上翹就表示掛了。解讀一下：
100MPa蠕變應(yīng)力：4822不到100小時(shí)就掛了，PST超過了800小時(shí)還沒掛，看趨勢不知道多久會掛。
150MPa蠕變應(yīng)力：4822抗了5個(gè)多小時(shí)，PST抗了350小時(shí)。
210MPa蠕變應(yīng)力：4822抗了1個(gè)多小時(shí)，PST抗了100小時(shí)。
這就是新聞上說的比國外先進(jìn)2個(gè)數(shù)量級的那個(gè)參數(shù)。在鈦鋁合金這塊，我們算是出頭了。
為啥還說差距依然不小?
但凡上天，減重自不用多說，原則上，葉片重量越輕、強(qiáng)度越高，越好。所以發(fā)動(dòng)機(jī)會根據(jù)不同級葉片的工作環(huán)境，采用不同的材料，盡量降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量。
展開 【12月28日項(xiàng)目接單】
（根據(jù)需要可能需要編寫子程序）
需求描述：1.研究單晶合金拉伸蠕變期間的微觀應(yīng)力變化（包括特定點(diǎn)的應(yīng)變能密度）（只研究【001】取向），使用軟件：ANSYS或ABAQUS（根據(jù)需要可能需要編寫子程序），相關(guān)步驟可以參考附件論文中的第二、第三章節(jié)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)果與附件論文中的大致相同，同時(shí)提供inp、odb以及cae文件或者相應(yīng)的ANSYS文件以便可以復(fù)現(xiàn)。
【1月30日項(xiàng)目懸賞】
【單號5110】
預(yù)算范圍：5000
使用軟件： perform 3d 或者 sap 2000 或者 abaqus
需求描述：課題為高層裝配式剪力墻隔震結(jié)構(gòu)抗震性能分析，需要建立一個(gè)全預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)有限元模型，考慮不同拼縫強(qiáng)度下的抗震性能差別，建模關(guān)鍵點(diǎn)在于剪力墻拼縫界面的模擬和弱化處理，初步打算用perform 3d ，有意向請聯(lián)系我
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【單號5131】
預(yù)算范圍：1000-1800
使用軟件： 使用軟件：ANSYS或ABAQUS（根據(jù)需要可能需要編寫子程序）
需求描述：1.研究單晶合金拉伸蠕變期間的微觀應(yīng)力變化（包括特定點(diǎn)的應(yīng)變能密度）（只研究【001】取向），使用軟件：ANSYS或ABAQUS（根據(jù)需要可能需要編寫子程序），相關(guān)步驟可以參考附件論文中的第二、第三章節(jié)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)果與附件論文中的大致相同，同時(shí)提供inp、odb以及cae文件或者相應(yīng)的ANSYS文件以便可以復(fù)現(xiàn)。（之前的沒有附件，請按照這個(gè)任務(wù)中的附件來參考）（查看附件請點(diǎn)擊“立即搶單”）
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【單號5143】
預(yù)算范圍：1000-1500
使用軟件：fluent 或者其他軟件
需求描述：容器為內(nèi)徑41mm，高度150mm的圓柱形不銹鋼密閉容器。內(nèi)裝有400毫升藥劑，藥劑成分為充分混合的180毫升微米級片狀鋁粉，180.4毫升乙醚，39.6毫升硝基甲烷。初始溫度為20℃。放入恒溫水浴鍋內(nèi)加熱。 需要求出：20-80℃內(nèi)容器內(nèi)部蒸氣壓、各個(gè)溫度段容器內(nèi)藥劑的體積膨脹率。
展開 
【2月21日項(xiàng)目懸賞】
【單號5110】
預(yù)算范圍：5000
使用軟件： perform 3d 或者 sap 2000 或者 abaqus
需求描述：課題為高層裝配式剪力墻隔震結(jié)構(gòu)抗震性能分析，需要建立一個(gè)全預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)有限元模型，考慮不同拼縫強(qiáng)度下的抗震性能差別，建模關(guān)鍵點(diǎn)在于剪力墻拼縫界面的模擬和弱化處理，初步打算用perform 3d ，有意向請聯(lián)系我
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【單號5131】
預(yù)算范圍：1000-1800
使用軟件： 使用軟件：ANSYS或ABAQUS（根據(jù)需要可能需要編寫子程序）
需求描述：1.研究單晶合金拉伸蠕變期間的微觀應(yīng)力變化（包括特定點(diǎn)的應(yīng)變能密度）（只研究【001】取向），使用軟件：ANSYS或ABAQUS（根據(jù)需要可能需要編寫子程序），相關(guān)步驟可以參考附件論文中的第二、第三章節(jié)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)果與附件論文中的大致相同，同時(shí)提供inp、odb以及cae文件或者相應(yīng)的ANSYS文件以便可以復(fù)現(xiàn)。（之前的沒有附件，請按照這個(gè)任務(wù)中的附件來參考）（查看附件請點(diǎn)擊“立即搶單”）
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【單號5143】
預(yù)算范圍：1000-1500
使用軟件：fluent 或者其他軟件
需求描述：容器為內(nèi)徑41mm，高度150mm的圓柱形不銹鋼密閉容器。內(nèi)裝有400毫升藥劑，藥劑成分為充分混合的180毫升微米級片狀鋁粉，180.4毫升乙醚，39.6毫升硝基甲烷。初始溫度為20℃。放入恒溫水浴鍋內(nèi)加熱。 需要求出：20-80℃內(nèi)容器內(nèi)部蒸氣壓、各個(gè)溫度段容器內(nèi)藥劑的體積膨脹率。
展開 【1月11日項(xiàng)目懸賞】
需要錄制視頻講授每一步具體的操作步驟
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【單號5131】
預(yù)算范圍：1000-1800
使用軟件：ANSYS或ABAQUS（根據(jù)需要可能需要編寫子程序）
需求描述：1.研究單晶合金拉伸蠕變期間的微觀應(yīng)力變化（包括特定點(diǎn)的應(yīng)變能密度）（只研究【001】取向），使用軟件：ANSYS或ABAQUS（根據(jù)需要可能需要編寫子程序），相關(guān)步驟可以參考附件論文中的第二、第三章節(jié)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)果與附件論文中的大致相同，同時(shí)提供inp、odb以及cae文件或者相應(yīng)的ANSYS文件以便可以復(fù)現(xiàn)。（查看附件請點(diǎn)擊“立即搶單”）
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【單號5095】
預(yù)算范圍：1000
使用軟件：ABAQUS
需求描述：求金屬板材的各向異性屈服準(zhǔn)則YLD2000，針對ABAQUS ,Umat和Vumat都需要。有償，可以提供幫助的大佬請聯(lián)系我，感謝。
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展開 連接器鎖扣零件沖擊受力優(yōu)化
此款零件的原始材料是2#鋅合金，沖擊強(qiáng)度為47J。
預(yù)計(jì)后續(xù)采用不銹鋼，此處采用Q235鋼的力學(xué)性能來評估，因其護(hù)沖擊強(qiáng)度比304高，沖擊強(qiáng)度折中為150J。
此零件在200A連接器中的原始沖擊位移（插拔方向）為0.33mm。
300A連接器中的原始沖擊位移（插拔方向）為0.40mm.
500A連接器的原始沖擊位移（插拔方向）為0.46mm.
同樣的材料和結(jié)構(gòu)，因500A連接器的沖擊位移偏高，導(dǎo)致易在震動(dòng)測試中破裂。
同時(shí)，因鋅合金本身的蠕變問題，長期熱環(huán)境下使用后，此零件會伸長，其加劇了沖擊位移過高的問題。
鋅合金材質(zhì)，在0.46mm位移下，能承受的極限沖擊力為351N。
零件的銷釘處固定時(shí)，卡位處應(yīng)力最大，達(dá)244Mpa，其次銷釘固定處。
零件的卡位處固定時(shí)，依舊是卡位處應(yīng)力最大達(dá)286Mpa，其次銷釘固定處。
故沖擊時(shí)，主要為卡位處出現(xiàn)破裂。
不銹鋼材質(zhì)，在0.46mm位移下，能承受的極限沖擊力為1120N。
零件的銷釘處固定時(shí)，卡位處與銷釘固定處應(yīng)力最大，達(dá)327Mpa。
零件的卡位處固定時(shí)，應(yīng)力最大達(dá)332Mpa，位置同為卡位處與銷釘固定處。
故沖擊時(shí)，卡位處及銷釘處會出現(xiàn)破裂的概率一致。
總結(jié)：
此零件為鋅合金材質(zhì)能承受的沖擊力:351N
此零件為不銹鋼材質(zhì)能承受的沖擊力:1120N ,大小基本為鋅合金的3.2倍。
展開 SLM制造MTS高溫拉伸夾具
例如，在測量IN718合金的高溫蠕變性能（700℃）時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)鋼夾具很容易斷裂；再者，不穩(wěn)定的夾具在進(jìn)行性能測試時(shí)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性也無法保證，這對于本就存在一致性風(fēng)險(xiǎn)的3D打印零件測試，更是雪上加霜。
為了準(zhǔn)確量化性能，美國空軍技術(shù)學(xué)院（AFIT）的研究人員對MTS夾具進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，并利用SLM技術(shù)制造，使其具有了更高的熱轉(zhuǎn)換率，減小了高溫蠕變過程中夾具的熱應(yīng)力，從而降低了夾具開裂的概率。
MTS夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)
3D打印在制造具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件方面具有優(yōu)勢，這種優(yōu)勢不僅可以用在隨形冷卻水路模具的制造方面，同時(shí)也可用來制造具有冷卻流道的夾具。
CFD模擬散熱
為了對比3D打印和傳統(tǒng)制造的MTS夾具的散熱效果，研究人員對此進(jìn)行了仿真。將兩種模型零件導(dǎo)入ANSYS Fluent軟件，進(jìn)行基于動(dòng)量、能量和連續(xù)性方程額系統(tǒng)焓值計(jì)算，總焓值的變化即為系統(tǒng)的散熱效果。
通過比較兩種模型的溫度分布情況，發(fā)現(xiàn)3D打印的MTS夾具的焓值變化更高，是傳統(tǒng)工藝夾具的2.87倍，溫度分布也更為均勻。
MTS夾具制造
模型留有4mm的余量，用于補(bǔ)償與基板分離時(shí)的偏差，基板材料為鋼。打印采用孤島掃描策略，后處理過程包括線切割，表面磨削，以及關(guān)鍵位置的鉆孔等。
實(shí)驗(yàn)測試
AFIT研究人員將SLM成形的MTS夾具安裝于22 KIP 810 MTS?，去離子水作為冷卻劑，流速為13.5mL/sec，冷卻劑溫度為22℃，夾緊壓力為6.8 MPa，拉力為1000N，蠕變溫度為700℃。在蠕變測試過程中，金屬夾具表面涂覆Aeroglaze Z306，F(xiàn)LIR? SC7650紅外攝像機(jī)被用于監(jiān)測3D打印夾具和傳統(tǒng)制造夾具的熱圖像。
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