镍基单晶高温合金高温下具有较好的组织稳定性和使用可靠性,是航空发动机涡轮叶片常用材料。为探究航空发动机涡轮叶片断裂转速的计算方法,本文开展了镍基单晶高温合金材料DD416室温及700℃下的塑性变形与失效行为研究,主要工作和结论如下:(1)开展了金相试验,通过观测“十字”枝晶以确认材料晶体取向,按指定取向加工试件,并进行了室温下光滑试件与缺口试件的准静态拉伸试验,以及700℃下的高温光滑与缺口试件准静态拉伸试验;(2)基于拉伸应力-应变曲线,采用反演优化的方式建立了室温及700°C高温下的宏观各向异性本构模型,并以此对室温及700℃高温下的缺口试件拉伸变形响应行为进行有限元预测分析,结果显示该本构对于单晶试件达到极限载荷前的变形行为的预测较好,但无法有效预测之后的材料变形行为,对材料的变形往往预测过大。通过引入塑性功密度相关的失效准则,对大变形有限元预测结果进行了修正,使得预测结果更为接近试验值,并获取了缺口试件的极限强度的预测值,预测误差控制在6%以内;(3)基于实际的航空发动机动力涡轮叶片的特征,设计了可用于拉伸试验的叶片模拟件;采用宏观各向异性本构模型结合失效准则,对叶片模拟件进行了拉伸载荷下的大变形有限元分析,极限载荷预测结果与试验结果吻合较好,误差小于3%。