增材制造316钢高周疲劳性能的微观力学研究

作     者：朱继宏 曹吟锋 翟星玥 艾德·穆尼 张卫红 Zhu Jihong;Cao Yinfeng;Zhai Xingyue;Moumni Ziad;Zhang Weihong

作者机构：西北工业大学航宇材料结构一体化设计与增材制造装备技术国际联合研究中心西安710072 西北工业大学金属高性能增材制造与创新设计工信部重点实验室西安710072 巴黎理工学院法国帕莱索91120 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2021年第53卷第12期

页      面：3181-3189页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(12032018 51790171 11802243) 

主　　题：疲劳 安定性理论 晶体塑性 弹塑性内聚力模型 增材制造 316钢 

摘      要：由于增材制造逐层累积的工艺特点,其成形材料力学性能往往不同于传统减材制造材料.在航空航天、核工业以及医疗领域中,对增材制造材料疲劳性能的研究不足导致其很难作为主承力件使用,这制约着增材制造技术的进一步推广使用.本文以增材制造316钢为对象,通过仿真手段研究其高周疲劳性能,研究表明循环载荷下滑移带与晶界处的裂纹萌生是增材制造316钢材料发生高周疲劳的主要原因.根据提出的微观力学模型研究了增材制造316钢的高周疲劳性能,其中分别使用唯象学晶体塑性理论和弹塑性内聚力模型模拟晶粒和晶界的力学行为.为了准确评估增材制造316钢的高周疲劳性能,本文针对于晶粒和晶界分别采用Papadopoulos疲劳准则和一种基于安定性理论的介观疲劳准则同时考虑位错滑移和晶界对疲劳性能的影响.最后,为了验证所提微观力学模型的有效性,本文对比了增材制造316钢和轧制316钢高周疲劳性能的仿真结果.与实验结果相同,仿真结果显示增材制造316钢相较于轧制316钢具有更好的高周疲劳性能.