Multiskala Modellering af Single Crystal Superlegeringer til Gasturbine Turbine Blades Gasturbiner anvendes i udstrakt grad til elproduktion og fremdrift af fly og skibe.Deres mest belastede dele, turbinerotorens blade, er fremstillet af en enkelt krystal nikkelbaserede superlegeringer.Den overlegne høje temperaturadfærd hos disse materialer tilskrives den tofasede sammensatte mikrostruktur bestående af en g-matrix (Ni), der indeholder en stor volumenfraktion af g&U 35;39;- partikler (Ni3Al).Under servicen udvikler de oprindeligt kuboide bundfald sig til aflange plader gennem en diffusionsbaseret proces kaldet rafting.I dette arbejde udvikles der en mikromekanisk konstitutiv ramme, der specifikt tager højde for den mikrostrukturelle morfologi og dens udvikling.I den foreslåede flerskala karakteriserer den makroskopiske længdeskala det ingeniørniveau, hvor der typisk anvendes en finite element (FE).Den mesoskopiske længdeskala repræsenterer niveauet af den mikrostruktur, der er tilskrevet et makroskopisk materialepunkt.På denne længdeskala betragtes materialet som en blanding af to forskellige faser, som udgør en dedikeret, konstrueret enhedscelle.Den mikroskopiske længdeskala afspejler det krystallografiske niveau i de enkelte materialefaser.Disse fasers konstitutive adfærd er defineret på dette niveau.Den foreslåede enhedscelle indeholder særlige grænsefladeregioner, hvor plaststammegradienter antages at være koncentreret.I disse interfaceregioner udvikler belastningen, der skyldes rygtryk, såvel som belastninger, der stammer fra de to faser.Den begrænsede størrelse af enhedscellen og de mikromekaniske forenklinger gør rammen særlig effektiv i en flerskala.Enhedens cellerespons bestemmes numerisk på et materialepunktniveau inden for en makroskopisk FE-kode, som er datamæssigt langt mere effektiv end en detaljeret FE-baseret enhedscellediskret.Den konstituerende matrixfase simuleres ved hjælp af en ikke-lokal model for gradient krystalsplasticitet.I denne model påvirker ikke-ensartede fordelinger af geometrisk nødvendige forskydninger (GND), som skyldes belastningen i grænsefladeregionerne, hærdningsadfærden.Desuden indeholder loven om fastsættelse af en tærskelværdi for Orowan-stress, specielt for det pågældende materiale i to faser.I forbindelse med nedbør-fasen indgår mekanismerne for nedbør-skæring og nyttiggørelse iv Summarisk opstigning i modellen.Desuden gennemføres den typiske anomale udbytteadfærd i Ni3Al-intermetalliske stoffer og andre ikke-Schmid-effekter, og deres indvirkning på superlegeringens mekaniske respons påvises.Dernæst foreslås der en skademodel, der integrerer tidsafhængig og cyklisk skade i en generelt gældende regel om tidsforøgelse af skaderne.Der indføres et kriterium, der er baseret på Orowan-stress, med henblik på at påvise reversering af glidning på mikroskopisk niveau, og den cykliske akkumulering af skader kvantificeres ved hjælp af startmekanismen for forvrængningsloop.Desuden indgår interaktionen mellem cyklisk og tidsafhængig akkumulering i modellen.Simuleringer af en lang række belastningsforhold viser tilstrækkelig enighed om forsøgsresultater.Kapring- og coatureringsprocesserne modelleres ved at definere evolutionens ligninger for flere af de mikrostrukturelle dimensioner.Disse ligninger er i overensstemmelse med en reduktion af den interne energi, som ofte betragtes som drivkraften i nedbrydningsprocessen.Den mekaniske reaktion på det nedbrudte materiale simuleres, og der findes tilstrækkelig enighed med eksperimentelt observerede tendenser.Endelig påvises multiskalakapaciteten ved at anvende modellen i en analyse af finite element i gasturbineblad.Dette viser, at ændringer i mikrostrukturen i høj grad påvirker gasturbinekomponenternes mekaniske reaktion.