形变过程中0Cr18Ni9不锈钢的宏细观力学特性与损伤研究

摘要

从宏观和细观相结合角度来研究外载(包括单调加载、循环加载等)作用下多晶材料的力学行为与损伤演化是近年来材料科学、力学和机械设计研究者共同关注的课题之一。这方面的深入研究不仅有助于深化对多晶体形变与损伤过程本质的认识，而且对于发展先进的疲劳寿命预测方法具有重要的意义。
　　 本文首先围绕国内外宏细观力学与损伤研究的主要进展进行了回顾与总结。在细观实验方法中，特别指出了近年来发展迅速的先进表面力学测试技术-“深度-传感压痕(DSI)仪”是研究材料细观力学特性的有效手段。并结合0Cr18Ni9不锈钢开展了两种变形条件下材料的宏细观力学与损伤行为的试验和理论研究工作。
　　 根据深度-传感压痕测试的特点，本文研究确定出既满足细观力学测试要求，又具有最小压痕尺寸效应(ISE)的压入载荷、压载保荷时间以及最小测试样本数等，作为本文细观力学测试的试验条件。
　　 采用静力拉伸与压痕测试相结合，研究了单调形变过程中材料的宏细观力学性能(包括弹性、塑性、强度、应变硬化等指标)的变化特征，得出了宏观力学性能与细观力学性能两者在统计意义上相一致，单调形变过程中材料的细观力学性能服从正态概率分布；基于单调加载下细观弹性模量的统计变化特征，建立起描述延性损伤的概率模型。
　　 采用低周疲劳与静力拉伸试验相结合研究了不同疲劳损伤阶段材料的宏观弹性、塑性、强度、应变硬化等指标的变化规律，并结合压痕测试与细观力学计算(基于M.Dao方法)，研究了循环形变过程中材料细观力学性能的统计变化特征及其与宏观力学性能之间的联系，通过细观结构的金相测试与疲劳断口的SEM观测进一步分析了疲劳力学性能变化的微观机制。依据连续损伤力学思想方法与疲劳过程能量耗散试验结果，建立起采用压痕塑性功定义疲劳损伤变量的概率表达式，并应用于循环变形下OCr18Ni9不锈钢的表面损伤演化研究。

目录

文摘

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致谢

1 绪论

1.1引言

1.2从宏细观研究多晶体力学与损伤行为的研究现状

1.2.1从宏观角度研究力学特性与损伤行为的主要方法

1.2.2从细观角度研究力学特性与损伤行为的主要方法

1.3本文研究内容

1.3.1课题来源

1.3.2主要内容

2 实验方法

2.1实验材料及主要机械性能

2.2试样设计与制备

2.3材料平均晶粒度的测定

2.4确定压痕测试条件

2.5本章小结

3 单调形变过程中宏细观力学性能变化特征与损伤研究

3.1单调拉伸实验和压痕测试

3.2单调加载下宏观力学特性变化

3.3单调加载下细观力学特性变化

3.4宏细观尺度下力学性能比较

3.5基于细观力学特性变化的延性损伤描述

3.6本章小结

4 循环形变过程中宏细观力学性能变化特征与损伤演化

4.1疲劳实验和压痕测试

4.2疲劳加载下宏观力学特性变化

4.2.1低周疲劳过程中的宏观力学特性

4.2.2疲劳过程中剩余力学性能的宏观力学特性

4.3疲劳加载下细观力学特性变化

4.3.1低周疲劳过程中的细观力学特性变化

4.3.2疲劳过程中剩余力学性能的细观力学特性变化

4.4宏细观尺度下力学特性比较

4.4.1低周疲劳过程中力学特性比较

4.4.2疲劳过程中剩余力学性能的力学特性比较

4.5基于细观力学特性变化的疲劳损伤描述

4.6本章小结

5 主要结论

参考文献

作者简历