面心立方金属形变织构与损伤的晶体塑性模拟
了解金属的各向异性演化特征一直是一个很重要的课题,这是因为各向异性和材料的力学性能息息相关;尤其在工程领域,评估零部件的性能和寿命时如果不考虑材料内部的组织结构将会带来很大的偏差。虽然研究者发展了各种各样的塑性力学模型来描述与预测金属材料力学性能的变化,但是各有其侧重点。
比如有些重在展示最终的织构结果而对演化过程分析较少;有些重在验证模拟的合理性而对数学计算解释较少;有些重在研究损伤而对初始织构的考虑不多等等。本文试图在晶体塑性理论框架下将织构和延性损伤结合起来研究;目标是发展一套可行的织构模拟算法来展示织构的演化过程,同时又探讨损伤演化和初始织构的关系。
研究成果可望为揭示金属材料在塑性变形过程中织构与损伤的演化规律打下一定的基础,也将为晶体塑性力学理论应用于工程材料与结构的各种损伤预测提供一定的借鉴与参考。主要研究内容如下:1、基于晶体塑性力学理论及织构理论进行单向拉伸与压缩以及平面应变压缩下的形变织构模拟与分析。
研究发现单向拉伸、单向压缩以及平面应变压缩中晶面是绕应变加载轴转动,平面应变压缩中晶面是平动。这给织构类型的判断提供了一个新的视角,即可以通过测定晶面的转动规律来推测织构类型。
2、在晶体塑性力学理论与损伤力学理论框架下推导了一种基于晶体塑性力学理论的延性损伤模型。3、基于晶体塑性力学理论的延性损伤模型分别以单向拉伸与平面拉伸为例探讨损伤与晶格转动、初始取向之间的关系。
研究发现面心立方金属材料在初始的随机取向下,损伤均与拉伸方向呈45°方向扩展;而非随机取向下,损伤带之间基本保持平行或者垂直向前扩展,扩展方向各不相同,大小也不同。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容