Influence of the cyclic thermal and mechanical loading history on crack closure, fatigue crack growth and damage interaction of cast nickel-base alloys

循环热和机械载荷历史对铸造镍基合金裂纹闭合、疲劳裂纹扩展和损伤相互作用的影响

基本信息

项目摘要

Components of gas turbines are exposed to high thermal and mechanical loads resulting from start-up and shut-down cycles. Thus, thermomechanical fatigue (TMF) of the used nickel-base alloys is a major criterion for the assessment of the strength of the components. Due to thermal transients and structural mechanics, varying loading histories are present in critical areas of the components during service, where the phase angle between thermal and mechanical load varies locally (ouf-of-phase, in-phase, phase-shift). Meaningful fatigue life predictions can, however, only be obtained if the lifetime limiting mechanisms of crack growth are understood. In this regard, crack closure and the interaction of different damage mechanisms have a significant, but today not quantifiable influence, since the material properties are temperature-dependent, the material behaves time-dependent and, hence, the phase angle plays an important role. In this project, on the one hand, crack growth, crack closure and the damage interaction are investigated experimentally. On the other hand, numerical investigations with the finite-element method are used to identify correlations between crack closure, crack growth and material properties. On the basis of the experimental and numerical results, a mechanism-based model is developed which can reproduce the influence of the temperature-dependent mechanical properties in combination with the phase angle and the time-dependency on the TMF crack growth of the polycrystalline cast nickel-base alloy IN100.
燃气轮机的部件因启动和关闭循环而暴露在高热和机械负荷下。因此,使用过的镍基合金的热机械疲劳(TMF)是评估部件强度的主要标准。由于热瞬变和结构力学,在使用过程中,部件的关键区域存在不同的载荷历史,其中热载荷和机械载荷之间的相角局部变化(异相、同相、相移)。然而,只有了解裂纹扩展的寿命限制机制,才能获得有意义的疲劳寿命预测。在这方面,裂纹闭合和不同损伤机制的相互作用具有重要的影响,但今天无法量化,因为材料的性质是温度相关的,材料的行为是时间相关的,因此,相角起着重要的作用。在本项目中,一方面对裂纹扩展、闭合和损伤交互作用进行了实验研究。另一方面,用有限元方法进行数值研究,以确定裂纹闭合、裂纹扩展与材料性能之间的关系。在实验和数值计算结果的基础上,建立了一个基于机理的模型,该模型可以再现力学性能与温度、相角和时间的关系对多晶铸造镍基合金In 100 TMF裂纹扩展的影响。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Dr. Christoph Schweizer其他文献

Dr. Christoph Schweizer的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

Cyclic Apelin-12新型环肽拮抗Ang II和Apelin-13诱导VSMC增殖的分子机制
  • 批准号:
    2025JJ50502
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
新型人工环肽 1, 12-cyclic apelin-12 拮抗 ADP 诱导的血小板聚集和血栓形成的研究
  • 批准号:
    2024JJ7431
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
新型 Cyclic Apelin-12 环肽拮抗 Ang II 和 Apelin-13 诱导的心 肌肥厚及其机制
  • 批准号:
    2024JJ9370
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Cyclic di-AMP调控变异链球菌致病毒力的分子机制研究
  • 批准号:
    81700963
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
干扰素刺激基因2',3'环核苷酸磷酸二酯酶(CNP)抗病毒特性的研究
  • 批准号:
    31170853
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
野油菜黄单胞菌新型双组分信号转导基因vemS/R的功能及其对致病性的调控
  • 批准号:
    30870088
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Regulation of Lipolysis by Oxytocin
催产素对脂肪分解的调节
  • 批准号:
    10670865
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
AND-gated Synthetic Biomarkers for Early Detection of Liver Metastasis
用于早期检测肝转移的 AND 门控合成生物标志物
  • 批准号:
    10493339
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
AND-gated Synthetic Biomarkers for Early Detection of Liver Metastasis
用于早期检测肝转移的 AND 门控合成生物标志物
  • 批准号:
    10685432
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
MODELING OF NON-THERMAL RECOVERY OF HEAVY OIL BY CYCLIC SOLVENT INJECTION
循环溶剂注入重油非热采的模拟
  • 批准号:
    RGPIN-2017-04125
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
AND-gated Synthetic Biomarkers for Early Detection of Liver Metastasis
用于早期检测肝转移的 AND 门控合成生物标志物
  • 批准号:
    10330265
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
MODELING OF NON-THERMAL RECOVERY OF HEAVY OIL BY CYCLIC SOLVENT INJECTION
循环溶剂注入重油非热采的模拟
  • 批准号:
    RGPIN-2017-04125
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quasi-static, cyclic and fracture characteristics of thermal sprayed AlSi cylinder bore
热喷涂AlSi缸膛的准静态、循环和断裂特性
  • 批准号:
    536291-2018
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Collaborative Research and Development Grants
MODELING OF NON-THERMAL RECOVERY OF HEAVY OIL BY CYCLIC SOLVENT INJECTION
循环溶剂注入重油非热采的模拟
  • 批准号:
    RGPIN-2017-04125
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quasi-static, cyclic and fracture characteristics of thermal sprayed AlSi cylinder bore
热喷涂AlSi缸膛的准静态、循环和断裂特性
  • 批准号:
    536291-2018
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Collaborative Research and Development Grants
MODELING OF NON-THERMAL RECOVERY OF HEAVY OIL BY CYCLIC SOLVENT INJECTION
循环溶剂注入重油非热采的模拟
  • 批准号:
    RGPIN-2017-04125
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了