镍基单晶合金涡轮叶片的叶冠、缘板等几何突变部位是故障高发区,目前针对几何突变结构的研究,一般基于宏观力学特征,很少考虑几何突变构件的特殊性,没有注意到微观组织在这些几何突变部位发生变化,导致实际工况与预测结果存在明显差距。结构几何突变对镍基单晶合金力学行为和疲劳性能的影响,主要体现在两个方面:(1)、单晶合金微观组织结构发生变化;(2)、镍基单晶合金几何突变区域在工作状态下存在应力梯度。在现有研究的基础上,本文主要开展以下几个方面的研究工作:1.在现有镍基单晶合金宏观唯象模型基础上,参考拉压非对称正交各向异性屈服准则,构建了考虑正应力与剪应力耦合作用、拉压非对称性的镍基单晶屈服准则。考虑几何突变区域存在杂晶的情况,构建了含杂晶的镍基单晶合金有限元模型,并在此基础上研究了杂晶对镍基单晶合金力学行为的影响。2.构建了考虑非对称载荷因子1k和取向因子1f的单晶合金低周疲劳模型,并基于镍基单晶合金等效应变,构建单晶合金低周疲劳模型。通过DD3试验数据验证模型的可行性。3.在以上工作基础上,采用局部应力应变法、应变梯度法、临界距离法,构建镍基单晶缺口件低周疲劳模型,并完成了DD3单晶合金缺口件低周疲劳试验,对本文所构建的镍基单晶合金缺口件低周疲劳模型进行了初步验证。4.对镍基单晶合金疲劳断口特征进行了分析。