GH4169蠕变本构模型建立及涡轮盘变形分析

作     者：张洪伟 陈涛 闫锡超 史松宜 谢明昭 秦海龙 

作者机构：北京石油化工学院机械工程学院 北京钢研高纳科技股份有限公司 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家科技重大专项(J2019-IV-0007-0075) 

主　　题：涡轮盘 θ参数法 CTH模型 蠕变耦合模型 GH4169合金 

摘      要：GH4169合金拥有良好的强度及的抗疲劳性能，被广泛用于航天航空发动机合金盘件，但因其服役环境恶劣，在长时间服役过程中产生的蠕变形变会影响航空发动机正常工作及装配。为分析GH4169高温合金材料蠕变行为，通过拉伸试件在650℃下不同应力水平的蠕变变形规律，综合考虑θ参数法与Combined Time Hardening两种本构模型，建立了适应于不同应力水平的蠕变耦合模型，编写了耦合模型用户子程序。基于Abaqus，通过弹塑性有限元分析，验证了蠕变耦合模型子程序的计算合理性。进一步将耦合模型应用于某涡轮盘的蠕变变形分析中，并与旋转蠕变试验进行对比，研究结果表明：本文建立的基于θ参数法与CTH蠕变模型的耦合模型可以更加准确的描述GH4169高温合金在不同应力水平下的蠕变行为；对于涡轮盘来说，随蠕变时间的累积，盘芯处蠕变最突出且伴随着一定的应力松弛现象，对盘件结构设计的改善具有工程指导意义。