立方晶系金屬材料在工程上有著廣泛的應(yīng)用,其多晶體具有各向同性的力學(xué)及物理性質(zhì)。材料的變形機(jī)理及其相關(guān)研究對工程設(shè)計的指導(dǎo)意義重大,尤其對于在高溫等嚴(yán)苛環(huán)境下服役的材料。為此,本文主要著眼于多晶立方晶系金屬材料本構(gòu)關(guān)系的建立,并考慮了內(nèi)在的變形物理機(jī)制及對實驗結(jié)果的模擬與預(yù)測。工程中,外載的形式多種多樣,其中循環(huán)載荷最為常見,所以建立具有普適意義的多軸循環(huán)塑性本構(gòu)模型十分必要。另一方面,以蠕變?yōu)榇淼臅r間相關(guān)特性也極大影響著材料的穩(wěn)定性及壽命等,如何將材料的變形行為與其時間相關(guān)特性聯(lián)系在一起并給出精準(zhǔn)的定量分析是本文的宗旨。本文首先在宏觀尺度上分析了基于熱力學(xué)與連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的統(tǒng)一黏塑性模型,討論了其方程的組成與參數(shù)的確定,并通過實驗驗證了模型的合理性。統(tǒng)一黏塑性模型不能描述加載歷史對于應(yīng)力松弛行為的影響,本文通過對背應(yīng)力中靜態(tài)回復(fù)項的修正,建立了新的統(tǒng)一黏塑性模型,并成功地描述了加載歷史對應(yīng)力松弛行為的影響。為了進(jìn)一步分析立方晶系金屬材料的循環(huán)塑性與時間相關(guān)特性的耦合影響,本文設(shè)計了一系列關(guān)于316L不銹鋼的蠕變與疲勞耦合實驗,對相關(guān)力學(xué)現(xiàn)象做出了分析。通過實驗結(jié)果與統(tǒng)一黏塑性模型的計算...

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題意義
    1.2 宏觀尺度下蠕變與循環(huán)塑性研究的發(fā)展
        1.2.1 蠕變研究進(jìn)展
        1.2.2 循環(huán)塑性研究進(jìn)展
        1.2.3 蠕變疲勞耦合研究進(jìn)展
    1.3 微觀尺寸下的進(jìn)展
        1.3.1 強度增強等尺寸效應(yīng)
        1.3.2 微尺度下材料的時間相關(guān)特性
    1.4 本文工作
第二章 統(tǒng)一黏塑性本構(gòu)模型
    2.1 引言
    2.2 本構(gòu)模型
        2.2.1 方程的總體形式
        2.2.2 黏性方程(黏塑性能)
        2.2.3 背應(yīng)力的演化
        2.2.4 等向強化
    2.3 模型相關(guān)參數(shù)的確定
        2.3.1 黏性相關(guān)參數(shù)
        2.3.2 背應(yīng)力參數(shù)
        2.3.3 等向強化
    2.4 模型計算實例
        2.4.1 與時間相關(guān)性
        2.4.2 循環(huán)特性模擬
    2.5 本章小結(jié)
第三章 加載歷史對于應(yīng)力松弛行為的影響
    3.1 引言
    3.2 應(yīng)力松弛與帶有靜態(tài)回復(fù)項的Chaboche模型
    3.3 一種改進(jìn)的統(tǒng)一黏塑性本構(gòu)模型
    3.4 理論模型與實驗數(shù)據(jù)的對比
    3.5 本章小結(jié)
第四章 316L不銹鋼在室溫下的蠕變疲勞耦合實驗及統(tǒng)一黏塑性本構(gòu)模型再探討
    4.1 引言
    4.2 實驗相關(guān)信息
        4.2.1 實驗設(shè)備與材料
        4.2.2 實驗加載信息
    4.3 實驗結(jié)果
    4.4 模擬和統(tǒng)一黏塑性模型再討論
    4.5 本章小結(jié)
第五章 非統(tǒng)一黏塑性本構(gòu)模型研究
    5.1 引言
    5.2 本構(gòu)方程
    5.3 實驗?zāi)M
    5.4 討論
    5.5 本章小結(jié)
第六章 考慮應(yīng)變梯度與幾何必需位錯的多晶細(xì)銅絲循環(huán)扭轉(zhuǎn)
    6.1 引言
    6.2 考慮GND和應(yīng)變梯度的循環(huán)對稱扭轉(zhuǎn)模型
        6.2.1 Taylor硬化準(zhǔn)則
        6.2.2 考慮GND的影響的背應(yīng)力
    6.3 模型的驗證
        6.3.1 實驗結(jié)果分析
    6.4 討論
    6.5 本章小結(jié)
第七章 考慮應(yīng)變梯度與幾何必需位錯的多晶細(xì)銅絲的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力松弛
    7.1 引言
    7.2 實驗結(jié)果與分析
        7.2.1多晶細(xì)銅絲的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力松弛實驗
        7.2.2 考慮GND影響下與時間相關(guān)的塑性應(yīng)變率
        7.2.3 塑性應(yīng)變率的相關(guān)參數(shù)
    7.3 模型的驗證與分析
        7.3.1 與時間相關(guān)的塑性應(yīng)變率及與時間無關(guān)的循環(huán)塑性
        7.3.2 模擬的相關(guān)結(jié)果
        7.3.3 熱激活參數(shù)與討論
    7.4 本章小結(jié)
第八章 原位觀測下的微觀單晶銅梁的彎曲應(yīng)力松弛實驗
    8.1 引言
    8.2 實驗信息
    8.3 實驗結(jié)果中力學(xué)現(xiàn)象上的尺寸效應(yīng)
    8.4 微梁變形后的SEM結(jié)果圖
    8.5 理論分析
    8.6 本章小結(jié)
第九章 總結(jié)與展望
    9.1 本文工作總結(jié)
    9.2 本文創(chuàng)新點
    9.3 未來工作的展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間的研究成果



本文編號：3823551