為了準(zhǔn)確模擬材料的棘輪效應(yīng),在經(jīng)典的循環(huán)塑性理論框架下,引入次加載面概念并建立了基于次加載面的循環(huán)塑性模型,利用回退映射算法對(duì)該模型進(jìn)行了數(shù)值實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)比基于次加載面的循環(huán)塑性模型和經(jīng)典的Armstrong-Frederick循環(huán)塑性模型發(fā)現(xiàn),前者能夠調(diào)控棘輪效應(yīng)的演化速率,彌補(bǔ)了Armstrong-Frederick模型只能預(yù)測(cè)常速率棘輪效應(yīng)的缺陷。通過(guò)材料參數(shù)分析揭示了不同參數(shù)對(duì)棘輪效應(yīng)的影響規(guī)律,從而明確了材料參數(shù)的物理意義。最后,利用建立的基于次加載面的循環(huán)塑性模型對(duì)U75V鋼軌鋼和A7N01鋁合金兩種典型金屬材料的棘輪效應(yīng)進(jìn)行了模擬。結(jié)果顯示,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,所提出的模型可用于不同循環(huán)特性金屬材料棘輪效應(yīng)的預(yù)測(cè)。 

【文章來(lái)源】：塑性工程學(xué)報(bào). 2020,27(04)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

S-S模型與A-F模型預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比

由于次加載面模型能夠調(diào)控棘輪效應(yīng)演化速率，有必要進(jìn)一步討論其材料參數(shù)u、c和χ對(duì)棘輪效應(yīng)的影響。為了更清晰地觀測(cè)上述參數(shù)改變對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)的影響，僅展示前5個(gè)循環(huán)周次的結(jié)果。同時(shí)，定義每個(gè)循環(huán)中最大應(yīng)變和最小應(yīng)變之差為棘輪應(yīng)變，觀測(cè)滯回環(huán)的移動(dòng)速率。參數(shù)u、χ和c的取值對(duì)棘輪效應(yīng)的影響如圖3～圖5所示。由圖3a可知，當(dāng)u取值增大，加載曲線(xiàn)斜率增加，即單調(diào)拉伸曲線(xiàn)必將受到影響。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，該值的變化也會(huì)影響材料的棘輪應(yīng)變，如圖3b，如果u取值較小時(shí)(u=10)，棘輪應(yīng)變將加速增長(zhǎng)。因此，u的實(shí)際取值需要結(jié)合單調(diào)拉伸實(shí)驗(yàn)和應(yīng)力循環(huán)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果共同確定。

參數(shù)χ為最大相似中心面和屈服面尺寸的比值，由圖4可知，χ的改變幾乎不影響單調(diào)拉伸部分的斜率，但隨著χ的增大，應(yīng)力-應(yīng)變滯回環(huán)減小，棘輪應(yīng)變?cè)龃�。因此，該參�?shù)可在其它參數(shù)確定之后，通過(guò)微調(diào)來(lái)改善S-S模型對(duì)棘輪應(yīng)變和滯回環(huán)的預(yù)測(cè)精度。參數(shù)c的影響和參數(shù)χ剛好相反，由圖5可知，隨著c的增加，滯回環(huán)變小，棘輪應(yīng)變減小。因此，該值同時(shí)控制了滯回環(huán)大小和棘輪應(yīng)變的演化速率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]材料循環(huán)軟化性能對(duì)安定極限載荷的影響[J]. 郭寶峰,韓舒婷,鄒宗園,金淼,趙石巖,李群.  塑性工程學(xué)報(bào). 2019(04)
[2]U75VG鋼軌鋼與溫度相關(guān)的循環(huán)塑性變形行為[J]. 楊剛,李建,方濤,闞前華,康國(guó)政.  機(jī)械工程材料. 2019(05)
[3]基于數(shù)字圖像相關(guān)法的A7N01-T4鋁合金焊接接頭循環(huán)變形行為實(shí)驗(yàn)研究[J]. 黃琰,闞前華,羅會(huì)亮,馬傳平.  西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(02)
[4]考慮率效應(yīng)的巖石材料次加載面動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型[J]. 周永強(qiáng),盛謙,羅紅星,冷先倫,付曉東,李娜娜.  巖土工程學(xué)報(bào). 2018(10)
[5]考慮黏聚力的上下加載面修正劍橋模型及數(shù)值實(shí)現(xiàn)[J]. 袁克闊,陳衛(wèi)忠,趙武勝,譚賢君,田洪銘,鄭朋強(qiáng),李香玲.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2013(04)
[6]304不銹鋼高溫非比例多軸應(yīng)變循環(huán)變形行為研究[J]. 張娟,高慶,康國(guó)政,劉宇杰.  核動(dòng)力工程. 2006(04)
[7]循環(huán)穩(wěn)定材料的棘輪行為:I.實(shí)驗(yàn)和本構(gòu)模型[J]. 康國(guó)政,高慶.  工程力學(xué). 2005(02)
[8]基于廣義塑性力學(xué)的土體次加載面循環(huán)塑性模型（Ⅰ）:理論與模型[J]. 孔亮,鄭穎人,姚仰平.  巖土力學(xué). 2003(02)
[9]次加載面理論及其在土體循環(huán)塑性模型中的應(yīng)用[J]. 孔亮,花麗坤,王燕昌.  寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003(01)

碩士論文
[1]輪軌鋼材料棘輪—疲勞交互作用實(shí)驗(yàn)和理論模型研究[D]. 方濤.西南交通大學(xué) 2017
[2]金屬材料的棘輪行為研究[D]. 劉宇杰.西南交通大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3042219