Modellierung und Simulation von Verformung und Rissentwicklung für Bauteile aus Titananaluminiden mit lamellarem Gefüge

具有层状结构的铝化钛部件的变形和裂纹发展的建模和模拟

• 批准号: 5419837
• 负责人: Dr.-Ing. Alfred Cornec
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Werkstoffforschung
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2003-12-31 至 2005-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5419837?language=en
• 关键词: Modellierung; und; Simulation; von; Verformung

Titanaluminid-Legierungen (TiAl) sind neue HochtemperaturLeichtbauwerkstoffe, die derzeit die Einführungsphase für die industrielle Anwendung erreicht haben. Von ihnen erwartet man neue Impulse im Hinblick auf gewichtssparende Konstruktionen, inbesondere für Laufschaufeln in Gasturbinen. Trotz hervorragender Werkstoffeigenschaften, wie geringes spezifisches Gewicht, hohe Steifigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit, wird die Anwendung in Bauteilen auch durch die relativ geringe Duktilität bei Raumtemperatur beeinträchtigt. Die zuverlässige Berechenbarkeit der mechanischen und thermischen Beanspruchungen in solchen Bauteilen, die letztlich zum Ausfall durch Rissbildung führen, ist eine wesentliche Voraussetzung für die sichere Auslegung und den Betrieb der Bauteile. Hierfür werden verbesserte Simulationstechniken benötigt, die auch mikromechanisch basierte Modelle enthalten. Im Teilprojekt B3 des Sonderforschungsbereichs 371 "Mikromechanik mehrphasiger Werkstoffe" wurde für lamellare TiAl-Gefüge (auf g-Basis) ein Modell für lamellare TiAl-Gefüge entwickelt mit Berücksichtigung der mikromechanischen Besonderheiten. Hiermit kann die anisotrope Verformung und der Beginn der Schädigung durch Rissbildung simuliert werden. Darauf aufbauend soll in diesem Antrag der Schwerpunkt auf der Simulation der quasi-spröden Rissentwicklung liegen. Bei der Bauteilmodellierung werden neben dem mikromechanisch basierten Verformungsmodell des lamellaren Polykristalls auch bekannte phänomenologisch-viskoplastische Stoffgesetze zum Vergleich verwendet. Mit den geplanten Arbeiten des Vorhabens wird die Vorhersage des Verformungs- und Versagensverhalten von Bauteilen aus lamellarem TiAl-Gefüge durch numerische Simulation möglich, wie sie derzeit, auch international, noch nicht verfügbar ist.

钛铝合金（TiAl）是一种新型高温薄壁材料，目前已成为工业化生产的关键。Von ihnen erwartet man neue Impulse im Hinblick auf gewichtssparende Konstruktionen，inbesondere für Laufschaufeln in Gasturbinen. Trotz hervorragender Werkstoffeigenschaften，wie geringes spezifisches Gewicht，hohe Steifigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit，wird die Anwendung in Bauteilen auch durch during die relativ geringe Duktilität bei Raumtemperatur beinträchtigt. Die zuverlässenbarkeit der mechanischen und thermischen Beanspruchungen in solchen Bauteilen，die letztlich zum Ausfall durch Rissbildung führen，ist eine wesentliche Voraussetzung für die sichere Auslegung und den Betrieb der Bauteile.因此，韦尔登非常重视仿真技术，也建立了基于微观机理的模型。在371“Mikromechanik mehrphasiger Werkstoffe”的特殊研究项目B3中，为TiAl基合金薄板（基于g-基础）设计了一个用于TiAl基合金薄板的模型，该模型具有微机械基础。高等教育可以通过类似韦尔登的方式，对学生进行各向异性的教育。在模拟准跳跃式增长的过程中，需要对Schwerpunkt进行数值模拟。在韦尔登的基础上，建立了基于微观机理的多层板复合材料模型，这也是一种可供检验的物理现象-粘塑性材料。Mit den geplanten Arbeiten des Vorhabens wird die Vorhersage des Verformungs- und Versagensverhalten von Bauteilen aus lamellarem TiAl-Gefüge durch numerische Simulation möglich，wie sie derzeit，auch international，noch nicht verfügbar ist.