工業(yè)金屬及其復(fù)合材料動態(tài)塑性變形本構(gòu)建模研究
發(fā)布時間：2021-07-07 21:23
材料在受到動態(tài)加載時,在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變形,在此過程中材料的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)與準(zhǔn)靜態(tài)加載下的力學(xué)響應(yīng)有著很大差異,因此材料在動態(tài)荷載下的塑性本構(gòu)關(guān)系一直是材料加工與力學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)內(nèi)容。構(gòu)建一個準(zhǔn)確的動態(tài)塑性本構(gòu)方程,需在建模過程中采用實(shí)時的材料狀態(tài)變量,并將狀態(tài)變量與材料的微觀結(jié)構(gòu)演化特征緊密聯(lián)系起來。一個普適的、準(zhǔn)確的本構(gòu)模型,對金屬及其復(fù)合材料在工程中的優(yōu)化應(yīng)用有著重要意義。本文基于晶體塑性變形的熱激活位錯運(yùn)動理論,分別針對具有不同微結(jié)構(gòu)和形變規(guī)律的fcc金屬、bcc金屬、hcp金屬,結(jié)合它們在變形過程中各自不同的微結(jié)構(gòu)演化特征,在大應(yīng)變率跨度下進(jìn)行了物理本構(gòu)建模及實(shí)驗(yàn)研究。最后通過多參數(shù)非線性優(yōu)化方法確定出了材料本構(gòu)模型參數(shù),將之成功應(yīng)用于多種典型工業(yè)材料上并得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。然后,針對雙相金屬基復(fù)合材料、金屬基納米復(fù)合材料（MMNCs）進(jìn)一步開展了金屬基復(fù)合材料的本構(gòu)建模研究。主要研究工作包括:（1）面心立方結(jié)構(gòu)（fcc）金屬的位錯機(jī)制主要是克服林位錯引起的勢壘阻礙,根據(jù)fcc金屬塑性變形機(jī)理分析,結(jié)合納米孿晶材料微觀演化特性,推導(dǎo)建立了其本構(gòu)模型。并將模型應(yīng)用于納米孿晶銅（nt...
【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：155 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖２．２在剪應(yīng)力ｒ作用下晶體發(fā)生孿生變形示意圖［３３］??
?６?？?ｏ?？?０?？??圖２．１晶體通過刃型位錯移動造成滑移的示意圖［３２］??孿生是晶體的一部分沿一定晶面（孿晶面）和晶向發(fā)生切變，如圖２．２所示，產(chǎn)生孿??生變形部分的晶體位向發(fā)生了改變，它是以孿晶面為對稱面與未變形部分對稱，這種對稱??的兩部分晶體稱為孿晶；發(fā)生變形的那部分晶體稱為孿晶帶。??拋光面??｜李晶面??圖２．２在剪應(yīng)力ｒ作用下晶體發(fā)生孿生變形示意圖［３３］??孿生和滑移不同，滑移時變形只局限于給定的滑移面上，滑移后滑移總量是近鄰原子??間距的整數(shù)倍，滑移前后晶體的位向不變；孿生變形時各層原子平行于孿晶面運(yùn)動，在這??部分晶體中，相鄰原子間的相對位移只有一個原子間距的幾分之一，但許多層晶面累積起??來的位移便可形成比原子間距大許多倍（不一定是整數(shù)倍）的變形。另外，孿生變形所需??的最小切應(yīng)力比滑移的大得多，因此孿生變形只在滑移很難進(jìn)行的情況下才發(fā)生。面心立??方結(jié)構(gòu)（ｆｅｅ）的金屬一般不發(fā)生孿生變形，但少數(shù)金屬如銅、金、銀在極低溫度下可能發(fā)??生；體心立方結(jié)構(gòu)（ｂｅｅ）的金屬僅在室溫或受沖擊時才發(fā)生；而滑移系較少的密排六方??結(jié)構(gòu)（ｈｅｐ）的金屬如鎂、鋅、鎘等
少??￡??圖２．４三種典型晶體的加工硬化曲線??其中ｆｅｅ和ｂｃｃ具有較高的ＪｃｒＡ／ｆ?，即加工硬化率高，說明滑移系較多的單晶體容易??產(chǎn)生加工硬化效果。??ＣＴ??ｉ??Ｉ?；?ｎ?／?ｍ??！?／１??ｉ??ｌｉ?１?１?ｅ??圖２．５?ｆｅｅ晶體加工硬化曲線??ｆｅｅ晶體的加工硬化曲線具有典型性，具有以下特點(diǎn)：??（１）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Dynamic mechanical characterization and optimization of particle-reinforced W-Ni-Fe composites[J]. SONG WeiDong * & NING JianGuo State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(09)
[2]基于競爭協(xié)同進(jìn)化的改進(jìn)遺傳算法[J]. 李碧,林土勝. 深圳大學(xué)學(xué)報(理工版). 2009(01)
本文編號：3270395
【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：155 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖２．２在剪應(yīng)力ｒ作用下晶體發(fā)生孿生變形示意圖［３３］??
?６?？?ｏ?？?０?？??圖２．１晶體通過刃型位錯移動造成滑移的示意圖［３２］??孿生是晶體的一部分沿一定晶面（孿晶面）和晶向發(fā)生切變，如圖２．２所示，產(chǎn)生孿??生變形部分的晶體位向發(fā)生了改變，它是以孿晶面為對稱面與未變形部分對稱，這種對稱??的兩部分晶體稱為孿晶；發(fā)生變形的那部分晶體稱為孿晶帶。??拋光面??｜李晶面??圖２．２在剪應(yīng)力ｒ作用下晶體發(fā)生孿生變形示意圖［３３］??孿生和滑移不同，滑移時變形只局限于給定的滑移面上，滑移后滑移總量是近鄰原子??間距的整數(shù)倍，滑移前后晶體的位向不變；孿生變形時各層原子平行于孿晶面運(yùn)動，在這??部分晶體中，相鄰原子間的相對位移只有一個原子間距的幾分之一，但許多層晶面累積起??來的位移便可形成比原子間距大許多倍（不一定是整數(shù)倍）的變形。另外，孿生變形所需??的最小切應(yīng)力比滑移的大得多，因此孿生變形只在滑移很難進(jìn)行的情況下才發(fā)生。面心立??方結(jié)構(gòu)（ｆｅｅ）的金屬一般不發(fā)生孿生變形，但少數(shù)金屬如銅、金、銀在極低溫度下可能發(fā)??生；體心立方結(jié)構(gòu)（ｂｅｅ）的金屬僅在室溫或受沖擊時才發(fā)生；而滑移系較少的密排六方??結(jié)構(gòu)（ｈｅｐ）的金屬如鎂、鋅、鎘等
少??￡??圖２．４三種典型晶體的加工硬化曲線??其中ｆｅｅ和ｂｃｃ具有較高的ＪｃｒＡ／ｆ?，即加工硬化率高，說明滑移系較多的單晶體容易??產(chǎn)生加工硬化效果。??ＣＴ??ｉ??Ｉ?；?ｎ?／?ｍ??！?／１??ｉ??ｌｉ?１?１?ｅ??圖２．５?ｆｅｅ晶體加工硬化曲線??ｆｅｅ晶體的加工硬化曲線具有典型性，具有以下特點(diǎn)：??（１）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Dynamic mechanical characterization and optimization of particle-reinforced W-Ni-Fe composites[J]. SONG WeiDong * & NING JianGuo State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(09)
[2]基于競爭協(xié)同進(jìn)化的改進(jìn)遺傳算法[J]. 李碧,林土勝. 深圳大學(xué)學(xué)報(理工版). 2009(01)
本文編號：3270395
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