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镍基粉末高温合金因其良好的机械与物理性能,成为特种装备中的热门材料,是现代航空发动机涡轮盘、导叶、船用燃气机、火箭发动机等关键部件的优选材料。FGH97作为我国自主研制的新型镍基粉末高温合金材料,在航空发动机等应用领域得到了实际应用,展现了良好的应用前景和经济效益。目前,国内对FGH97的研究主要集中在粉末成型工艺、微观性能和合金元素对其机械与物理性能的影响等方面,开展FGH97的静动态力学性能和机加工性能的研究对其应用与发展具有实际意义。随着计算机信息技术的迅猛提高,数值仿真模拟成为研究工程材料的力学性能、大变形和破坏问题的重要手段,但是材料的动态本构关系一直束缚其发展,材料模型的选取和相关参数的设置对数值模拟的可信度以及准确度起着决定性作用。本文结合FGH97的静动态力学性能试验,利用计算反求方法对FGH97的JohnsonCook模型材料特性参数识别开展研究;基于参数反求识别的模型材料特性参数,结合FGH97材料切削加工,利用多目标遗传算法开展FGH97材料加工参数优化。本文开展的研究并完成的主要内容如下:1.为了获得FGH97材料的力学性能和为Johnson-Cook模型特性参数的识别提供相应的输入数据以及验证数据,开展了FGH97材料的静态压缩和常温、高温霍普金森压杆(SHPB)试验。通过试验获得了材料的静动态力学应力应变曲线及试样变形,并对其力学特性展开研究分析。2.为了建立一个有效准确的SHPB数值模型,研究了建模中网格单元划分对数值模型结果的影响,并对边界条件和相关参数进行研究分析,通过与SHPB空杆试验比较入射与透射脉冲波形来获得准确的数值模型。最后,按照FGH97材料所用的SHPB试验系统建立相匹配的有限元模型,并对模型中试件的变形应力以及波形进行分析。3.为了识别模型的材料特性参数,发展了一种快速确定Johnson-Cook模型特性参数的计算反求方法。首先,对材料特性参数展开分析并建立相应的正问题模型;然后,进行参数敏感性分析和直接调用正问题求解;最后,采用微型智能遗传算法求解JohnsonCook模型特性参数。将识别的FGH97材料模型特性参数代入不同工况下的有限元模型中求解,与相应工况下的试验比较验证了识别结果的准确性。4.基于识别的模型材料特性参数,建立FGH97材料的车削加工有限元模型。通过与相同工况下的FGH97切削试验比较,建立了有效、可靠的切削有限元模型。结合切削模型,构建了响应面近似模型,建立了多目标优化模型,利用微型遗传优化算法对FGH97的加工参数进行优化。结果表明,优化后的加工参数集可以使加工效率和切削力达到一个比较理想的值,可以为实际加工提供参考指导。