金屬作為結構或功能材料在現(xiàn)代工業(yè)中有著非常重要的應用,然而坯料通常都要經(jīng)過塑性變形技術處理后使用,塑性變形技術是在給定的外載荷和邊界條件下對坯料進行“熱力學”處理,從而得到符合設計目標的形狀以及組織性能。傳統(tǒng)的塑性變形技術包括軋制、擠壓、鍛造一般只能實現(xiàn)小變形,然而劇烈塑性變形技術通過控制應力狀態(tài)使得金屬承受較大的塑性變形且不發(fā)生破壞,另外基于該原理可以解決復雜曲面整體塑性成形難題。塑性變形過程中材料微結構被細化到微米甚至納米尺度,從而具有優(yōu)異的力學性能。然而,給定變形條件下金屬材料的微結構和力學性能只能優(yōu)化到穩(wěn)態(tài)極限,該穩(wěn)態(tài)極限和初始狀態(tài)的關系將決定材料的本構行為。塑性變形加工金屬的微結構使其穩(wěn)定性顯著降低,此外尺寸從幾十納米到幾十微米的單晶或多晶微柱受壓時發(fā)生應變突跳,其失穩(wěn)特性制約了該特征尺寸結構的應用。因此,其變形穩(wěn)定性引起了廣泛的研究興趣。本文結合晶體塑性、分子動力學等方法從理論上研究了金屬材料塑性變形中的失效、穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)定性問題:1.金屬在復雜應力狀態(tài)下塑性變形的失效問題。建立了基于統(tǒng)一強度理論的斷裂軌跡面,推導了多種斷裂軌跡面,并且得到了參數(shù)之間的關系。利用2024-T35...

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 制備技術
        1.2.1 微納米尺度結構的制備方法
        1.2.2 塑性變形制備技術
    1.3 金屬材料塑性變形的失效、穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)定性問題
        1.3.1 應力狀態(tài)依賴的失效問題
        1.3.2 劇烈塑性變形的穩(wěn)態(tài)和本構行為
        1.3.3 微納米結構變形穩(wěn)定性
    1.4 本文研究內容
第二章 金屬材料應力狀態(tài)依賴的失效模型
    2.1 引言
    2.2 韌性斷裂軌跡面
        2.2.1 應力狀態(tài)描述
        2.2.2 塑性本構模型
        2.2.3 統(tǒng)一強度理論
        2.2.4 混合應變-應力空間斷裂軌跡面
    2.3 極限情況
        2.3.1 擴展摩爾-庫倫準則
        2.3.2 擴展雙剪或單剪準則
    2.4 參數(shù)校正和實驗驗證
        2.4.1 參數(shù)校正
        2.4.2 實驗驗證和模型預測能力比較
    2.5 參數(shù)分析
        2.5.1 三維空間參數(shù)分析
        2.5.2 二維空間參數(shù)分析
    2.6 本章小結
第三章 金屬材料塑性變形的穩(wěn)態(tài)和典型本構行為
    3.1 引言
    3.2 位錯強化和晶界強化
        3.2.1 晶界強化
        3.2.2 位錯強化
    3.3 位錯密度演化
        3.3.1 單一變量位錯密度演化模型
        3.3.2 位錯密度和流動應力演化
    3.4 劇烈塑性變形的穩(wěn)態(tài)
        3.4.1 劇烈塑性變形的穩(wěn)態(tài)
        3.4.2 實驗驗證
    3.5 基于位錯機制的晶體塑性模型
        3.5.1 運動學方程
        3.5.2 平衡方程
        3.5.3 本構方程
    3.6 初始狀態(tài)效應
        3.6.1 數(shù)值計算
        3.6.2 理想彈塑性
        3.6.3 應變硬化
        3.6.4 應變軟化
    3.7 梯度微納米材料強化機制
    3.8 本章小結
第四章 金屬材料微納米結構塑性變形穩(wěn)定性
    4.1 引言
    4.2 應變突跳本質
        4.2.1 應力控制下應變突跳
        4.2.2 應變控制下應變突跳
    4.3 理論模型
        4.3.1 微柱本構模型
        4.3.2 理論模型
    4.4 應變突跳臨界狀態(tài)和突跳大小預測
        4.4.1 應變突跳臨界條件
        4.4.2 應變突跳大小預測
        4.4.3 討論
    4.5 本章小結
第五章 結論和展望
參考文獻
作者簡歷
攻讀博士期間的主要研究成果



本文編號：3940081