燃?xì)廨啓C(jī)葉片的單晶高溫合金的多尺度建模燃?xì)廨啓C(jī)廣泛用于發(fā)電以及飛機(jī)和船舶的推進(jìn)。它們最重的零件，即渦輪轉(zhuǎn)子葉片，是由單晶鎳基高溫合金制成的。這些材料優(yōu)異的高溫性能歸因于兩相復(fù)合微觀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由包含大量g'-顆粒（Ni3Al）的g-基體（Ni）組成。在使用過(guò)程中，最初的長(zhǎng)方體沉淀物通過(guò)稱為漂流的基于擴(kuò)散的過(guò)程演化為細(xì)長(zhǎng)板。在這項(xiàng)工作中，開(kāi)發(fā)了一種微機(jī)械的本構(gòu)框架，專門(mén)考慮了微結(jié)構(gòu)的形態(tài)及其演化。在擬議的多尺度方法中，宏觀長(zhǎng)度標(biāo)度表征了通常應(yīng)用有限元（FE）計(jì)算的工程水平。介觀長(zhǎng)度尺度代表歸因于宏觀材料點(diǎn)的微觀結(jié)構(gòu)的水平。在這種長(zhǎng)度尺度下，該材料被認(rèn)為是兩個(gè)不同相的混合物，它們構(gòu)成了專門(mén)設(shè)計(jì)的晶胞。微觀長(zhǎng)度尺度反映了各個(gè)材料相的晶體學(xué)水平。在此級(jí)別上定義了這些階段的本構(gòu)行為。擬議的單元格包含特殊的界面區(qū)域，其中塑性應(yīng)變梯度被認(rèn)為是集中的。在這些界面區(qū)域中，會(huì)產(chǎn)生由應(yīng)變梯度引起的背應(yīng)力以及源自兩相之間晶格失配的應(yīng)力。晶胞的有限尺寸和微機(jī)械簡(jiǎn)化使得該框架在多尺度方法中特別有效。晶胞響應(yīng)是在宏觀FE代碼內(nèi)的實(shí)質(zhì)點(diǎn)級(jí)別上以數(shù)字方式確定的，這在計(jì)算上比詳細(xì)的基于FE的晶胞離散化要有效得多。通過(guò)使用非局部應(yīng)變梯度晶體可塑性模型來(lái)模擬基體相的本構(gòu)行為。在該模型中，界面區(qū)域的應(yīng)變梯度引起的幾何必要位錯(cuò)（GND）的不均勻分布會(huì)影響硬化行為。此外，特別是對(duì)于感興趣的兩相材料，硬化定律包含與Orowan應(yīng)力有關(guān)的閾值項(xiàng)。對(duì)于沉淀相，iv總結(jié)爬升的機(jī)理被納入模型。此外，還實(shí)現(xiàn)了Ni3Al-金屬間化合物的典型反常屈服行為和其他非Schmid效應(yīng)，并證明了它們對(duì)超合金機(jī)械響應(yīng)的影響。接下來(lái)，提出了一種損壞模型，該模型將與時(shí)間有關(guān)的和周期性的損壞整合到了通常適用的按時(shí)間遞增的損壞規(guī)則中。引入了基于Orowan應(yīng)力的判據(jù)，以在微觀水平上檢測(cè)滑移逆轉(zhuǎn)，并使用位錯(cuò)環(huán)固定機(jī)制量化了循環(huán)損傷的累積量。此外，模型中包含了循環(huán)損傷和時(shí)間依賴性損傷累積之間的相互作用。各種負(fù)載條件下的仿真結(jié)果均與實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分吻合。通過(guò)為幾個(gè)微觀結(jié)構(gòu)尺寸定義演化方程，可以對(duì)漂流和粗化過(guò)程進(jìn)行建模。這些方程式與內(nèi)部能量的減少是一致的，內(nèi)部能量的減少通常被認(rèn)為是降解過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力。模擬了降解材料的機(jī)械響應(yīng)，并與實(shí)驗(yàn)觀察到的趨勢(shì)找到了足夠的一致性。最后，通過(guò)將模型應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)葉片有限元分析，證明了多尺度能力。這表明，微觀結(jié)構(gòu)的變化極大地影響了燃?xì)廨啓C(jī)部件的機(jī)械響應(yīng)。通常將其視為降解過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力。模擬了降解材料的機(jī)械響應(yīng)，并與實(shí)驗(yàn)觀察到的趨勢(shì)找到了足夠的一致性。最后，通過(guò)將模型應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)葉片有限元分析，證明了多尺度能力。這表明，微觀結(jié)構(gòu)的變化極大地影響了燃?xì)廨啓C(jī)部件的機(jī)械響應(yīng)。通常將其視為降解過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力。模擬了降解材料的機(jī)械響應(yīng)，并與實(shí)驗(yàn)觀察到的趨勢(shì)找到了足夠的一致性。最后，通過(guò)將模型應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)葉片有限元分析，證明了多尺度能力。這表明，微觀結(jié)構(gòu)的變化極大地影響了燃?xì)廨啓C(jī)部件的機(jī)械響應(yīng)。