孔洞微结构对增材制造AlSi10Mg合金疲劳断裂的影响

【作者】 王杰； 李喜德；

【机构】 清华大学航天航空学院；

【摘要】 本文针对激光覆熔增材制造AlSi10Mg合金内部孔洞微结构对合金疲劳力学性能的影响通过有限元模拟进行了分析。首先,本文通过μCT的方式对增材制造AlSi10Mg合金缺口附近区域进行了三维微结构重建,并利用VG软件将扫描区域结果可视化;然后,利用μCT扫描得到的三维微结构图像生成三维实体有限元网格模型;最后,引入金属塑性损伤本构模型,对其施加疲劳荷载,模拟AlSi10Mg合金的低周疲劳损伤和破坏过程。研究结果表明,材料内部孔洞对疲劳裂纹扩展起重要作用,孔洞附近会产生应力集中,导致疲劳损伤加剧,亚表面孔洞的应力集中程度大于内部孔洞,孔洞附近应力场的相互作用导致在合金内部形成应力集中带,疲劳裂纹扩展将沿着应力集中带进行扩展。本文结果对于理解增材制造材料孔洞微结构对其疲劳力学性能的影响具有重要意义。更多还原