中文摘要：

镍基单晶高温合金是一种新型各向异性材料，具有优越的抗蠕变、抗疲劳性能。研究它在多轴应力状态下的低周疲劳寿命分析方法，为航空发动机热端部件提供较为可靠的设计依据，具有重要的理论意义和应用价值。本项目首先研究镍基单晶合金在多轴应力状态下的低周疲劳损伤机理和演化规律，基于含内变量不可逆热力学原理，用损伤应变能释放率作为热力学广义力描述正交各向异性材料的疲劳损伤过程，导出含有三个弹性常数的立方晶体单晶材料应力/应变三轴因子；其次基于正交设计，进行680℃和850℃温度下的DD3镍基单晶合金薄壁圆管试样（001取向）拉/扭非比例循环加载低周疲劳试验，定量分析、研究拉/扭载荷的应变路径角、相位角、循环特性和温度诸因素对低周疲劳损伤的影响规律，第三根据镍基单晶合金的微观结构特征，建立γ/γ'双相单胞微观尺度力学模型，进行多轴非比例循环加载有限元数值模拟和多尺度分析；最后基于能量耗散理论和损伤力学原理，引入表征非比例加载效应的特征参量和表征拉/扭载荷耦合效应的立方晶体单晶材料应变三轴因子，构造循环塑性应变能作为疲劳损伤参量，导出多轴应力状态下损伤演化方程，建立镍基单晶合金多轴低周疲劳寿命预测模型。