非经典粘塑性单晶本构关系及其在蠕变—塑性交互作用中之应用

摘要

本文基于不可逆变形过程中材料微结构的储能特性,采用由弹簧和阻尼器组成的机械模型建立不带屈服面的单晶粘塑性本构关系.在晶体滑移系上引入与材料即时响应有关的塑性阻尼器及与材料粘性有关的牛顿阻尼器以计及材料滑移系的粘塑性特性.基于内变量热力学和绝对反应速率理论建立率相关单晶本构方程.利用KBW模型建立多晶体材料的粘塑性本构关系,其相应的计算格式中无需对滑移系的开动进行搜索,使计算工作量大为简化.在多晶体宏观响应特性的分析中,采用以正二十面体为基础的一种基于各面内随机取向单晶的高斯积分平均和二十个方向上的算术平均的混合平均方案.在此基础上发展了蠕变—塑性及其交互作用的数值计算方法.对面心立方多晶体合金316不锈钢在高温环境二维路径条件下的蠕变—塑性的交互作用进行了描述,获得了与实验相吻合的结果.

目录

文摘

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1引言

1.1率相关塑性本构关系的研究现状

1.2晶体塑性本构理论是现象学塑性本构理论的补充

2非弹性变形多晶体塑性理论和现象学本构理论面临的挑战

2.1引言

2.2自洽理论

2.2.1本征应变问题

2.2.2夹杂问题

2.2.3 K.B.W自洽理论模型

2.3单晶几何与单晶本构

2.3.1单晶几何关系

2.3.2单晶本构关系

2.3.3率相关的单晶本构关系

2.4单晶硬化

2.4.1加工硬化理论

2.4.2几种典型的加工硬化理论

2.5单晶硬化的实验研究

2.5.1加工硬化的三阶段特征

2.5.2潜在硬化

2.5.3晶界的硬化效应

2.5.4杂质对加工硬化的影响

2.5.5 Bauchinger效应

2.6对现有单晶硬化律的综述

2.6.1 Taylor硬化

2.6.2 Koitre硬化

2.6.3 Budiansky-Wu硬化

2.6.4 Hutchinson硬化

2.6.5 Weng硬化

2.6.6 Asaro硬化

2.6.7 Bassani硬化

2.7塑性—蠕变交互作用的评述

2.7.1材料高温本构理论研究的意义

2.7.2塑性—蠕变本构关系的研究现状

3率相关和率无关单晶本构关系的建立

3.1经典单晶本构关系

3.2非经典单晶本构关系

3.3非经典单晶本构关系的增量形式

3.4单晶强化函数fm和Hm

3.4.1塞积硬化

3.4.2缠结型硬化

3.5单晶硬化矩阵中fij的确定

3.6率相关非经典单晶本构关系

3.7本章小结

4非经典塑性和蠕变的多晶体数值计算

4.1描述单晶与多晶力学行为的坐标系选择

4.2数值计算的基本方程推导与求解过程讨论

4.2.1非经典多晶数值计算的基本方程推导

4.2.2率相关非经典多晶数值计算的基本方程推导

4.2.3率相关非经典多晶体加载过程的迭代格式

4.3求宏观非弹性应变增量的平均方法

4.4高温环境下316不锈钢的预蠕变-塑性变形过程分析与实验验证

5结语与建议

致 谢

参考文献

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