本文關(guān)鍵詞：應(yīng)變率相關(guān)的高強鋼板材屈服準則與失效模型研究及應(yīng)用

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【摘要】：金屬板材是重要的汽車結(jié)構(gòu)材料之一,其力學(xué)行為的表征工作包括三個主要內(nèi)容:塑性行為的各向異性、斷裂準則以及應(yīng)變率效應(yīng)。本論文以一種DP780鋼板材料為對象,依次對這三方面內(nèi)容進行了研究。首先,論文在準靜態(tài)下對塑性行為的各向異性進行了研究。不同方向的單向拉伸實驗結(jié)果顯示所研究的材料具有明顯的各向異性,且無法用傳統(tǒng)的關(guān)聯(lián)流動Hill48模型同時表征流動應(yīng)力和Lankford-r參數(shù)。因此,采用了非關(guān)聯(lián)流動的Hill48模型,即使用流動應(yīng)力標定屈服函數(shù),使用Lankford-r參數(shù)標定塑性流動勢函數(shù)。在Abaqus/Explicit下編寫了用戶子程序VUMAT,并以之對標定實驗和驗證實驗(剪切和穿孔)進行了模擬。結(jié)果顯示模擬可以很好地復(fù)現(xiàn)實驗現(xiàn)象,包括載荷響應(yīng)和局部應(yīng)變響應(yīng)。同時,將模型與關(guān)聯(lián)流動模型進行了對比,并基于此對塑性模型的選擇和標定給出了建議。隨后是材料的斷裂行為研究。首先在剪切實驗的基礎(chǔ)上實施了一種實驗結(jié)合有限元的方法,逆向得到了頸縮后的硬化曲線,并對穿孔實驗進行模擬,驗證了該方法的合理性。隨后,對五種不同應(yīng)力狀態(tài)的斷裂實驗進行了有限元模擬。同樣地,發(fā)現(xiàn)有限元模擬都可以準確地復(fù)現(xiàn)實驗結(jié)果。因此以之為基礎(chǔ),提取了每種實驗斷裂發(fā)生位置的應(yīng)力狀態(tài)和等效塑性應(yīng)變發(fā)展歷史曲線。利用這些數(shù)據(jù),使用三種不同方法標定了MMC(Modified Mohr-Coulomb)斷裂準則。結(jié)果顯示,三種方法給出的結(jié)果比較相近,且都表現(xiàn)良好。最后是應(yīng)變率效應(yīng)的表征。從七種不同應(yīng)變率下的單向拉伸實驗結(jié)果中觀察到其強度具有明顯的正應(yīng)變率相關(guān)性。分別使用Johnson-Cook和KhanHuang-Liang模型對七組應(yīng)變率下的硬化曲線進行了表征,發(fā)現(xiàn)精度較低。因此對兩個模型進行了修正,使其表征效果大幅改善。進一步,本論文采用了一種以頸縮起始點為特征點對硬化曲線進行歸一化處理雙項縮放的方法對數(shù)據(jù)進行了處理。結(jié)果顯示,不同應(yīng)變率下的歸一化硬化曲線幾乎完全重合。據(jù)此,提出了一種雙項縮放模型,通過應(yīng)變率跳躍實驗驗證了其精度。并且考察了其他多種不同材料的實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)該模型對DP鋼適用性良好,但對其他幾種材料具有一定的局限性。
【關(guān)鍵詞】：高強鋼板材 塑性力學(xué)行為 各向異性 斷裂準則 應(yīng)變率效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.15
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究對象10-17
• 1.2.1 車用高強鋼材料及其分類10-13
• 1.2.2 金屬板材力學(xué)行為13-17
• 1.3 研究現(xiàn)狀概述17-18
• 1.4 研究工具18-20
• 1.4.1 材料力學(xué)行為表征實驗18-19
• 1.4.2 基于Abaqus軟件的材料用戶子程序開發(fā)19-20
• 1.5 研究意義與研究目標20-21
• 1.6 論文研究內(nèi)容21-22
• 第2章 準靜態(tài)載荷下高強鋼板材塑性行為的各向異性表征22-42
• 2.1 準靜態(tài)下的單向拉伸實驗22-24
• 2.2 Hill48模型的標定嘗試24-28
• 2.3 非關(guān)聯(lián)Hill48模型28-29
• 2.4 非關(guān)聯(lián)Hill48模型子程序29-31
• 2.5 材料模型標定結(jié)果準確性的驗證31-35
• 2.5.1 非關(guān)聯(lián)Hill48模型的四種標定策略31-32
• 2.5.2 有限元模型32-33
• 2.5.3 標定結(jié)果準確性的驗證33-35
• 2.6 材料模型準確性的驗證35-37
• 2.6.1 驗證實驗：剪切和穿孔35-37
• 2.6.2 驗證實驗的模擬37
• 2.7 討論37-40
• 2.7.1 Hill48模型的標定37-38
• 2.7.2 塑性模型準確性的評價標準38
• 2.7.3 關(guān)于Hill48模型及其標定38-40
• 2.7.4 各向異性的微觀機理初步探究40
• 2.8 本章小結(jié)40-42
• 第3章 準靜態(tài)載荷下高強鋼板材頸縮后塑性行為及韌性斷裂行為的表征42-61
• 3.1 頸縮現(xiàn)象42-44
• 3.2 實驗結(jié)合有限元的逆向方法44-48
• 3.3 DP780韌性斷裂行為研究48-58
• 3.3.1 斷裂實驗48-49
• 3.3.2 斷裂實驗的有限元模擬49-55
• 3.3.3 MMC斷裂準則的擬合55-58
• 3.4 討論58-59
• 3.4.1 平面應(yīng)力狀態(tài)的檢驗58
• 3.4.2 材料的尺寸效應(yīng)58-59
• 3.4.3 斷裂實驗的試件設(shè)計59
• 3.5 本章小結(jié)59-61
• 第4章 應(yīng)變率對高強鋼板材力學(xué)行為的影響及模型開發(fā)61-88
• 4.1 本章引言61-63
• 4.2 動態(tài)下的單向拉伸實驗63-64
• 4.3 實驗結(jié)果分析64-67
• 4.3.1 應(yīng)變率效應(yīng)分析64-67
• 4.3.2 應(yīng)變強化（硬化）行為分析67
• 4.4 本構(gòu)模型67-80
• 4.4.1 Johnson-Cook模型67-69
• 4.4.2 Khan-Huang-Liang模型69-75
• 4.4.3 Khan-Huang-Liang模型的改進：雙項縮放模型的提出75-80
• 4.5 本構(gòu)模型驗證：“應(yīng)變率跳躍”實驗80-81
• 4.6 討論81-87
• 4.6.1 率相關(guān)模型的比較與選擇81-82
• 4.6.2 雙項縮放模型的適用材料82-87
• 4.7 本章小結(jié)87-88
• 第5章 總結(jié)和展望88-91
• 參考文獻91-100
• 致謝100-102
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果102

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7 梁昌玉;李曉;馬超鋒;;中等應(yīng)變率加載條件下巖石的變形和力學(xué)特性研究進展及展望[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所2012年度（第12屆）學(xué)術(shù)論文匯編——工程地質(zhì)與水資源研究室[C];2013年

8 葉曉明;吳德倫;;應(yīng)變率相關(guān)本構(gòu)理論在聲測中的應(yīng)用[A];重慶巖石力學(xué)與工程學(xué)會第一屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C];1992年

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9 鄭宇軒;韌性材料的動態(tài)碎裂特性研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

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1 張龍輝;透明聚氨酯膠片動態(tài)力學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 黃曉瑩;常用建筑鋼筋材料高應(yīng)變率力學(xué)性能研究[D];西南科技大學(xué);2015年

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8 吳青松;溫度和應(yīng)變率對低合金鋼力學(xué)行為的影響[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

9 于水生;沖擊載荷下脆性材料的動力學(xué)響應(yīng)特性研究[D];西南科技大學(xué);2013年

10 彭建祥;鉭的本構(gòu)關(guān)系研究[D];中國工程物理研究院;2001年

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