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

  更多相關(guān)文章： 高強(qiáng)鋼板材 塑性力學(xué)行為 各向異性 斷裂準(zhǔn)則 應(yīng)變率效應(yīng)

【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(gè)主要內(nèi)容:塑性行為的各向異性、斷裂準(zhǔn)則以及應(yīng)變率效應(yīng)。本論文以一種DP780鋼板材料為對(duì)象,依次對(duì)這三方面內(nèi)容進(jìn)行了研究。首先,論文在準(zhǔn)靜態(tài)下對(duì)塑性行為的各向異性進(jìn)行了研究。不同方向的單向拉伸實(shí)驗(yàn)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(dòng)Hill48模型同時(shí)表征流動(dòng)應(yīng)力和Lankford-r參數(shù)。因此,采用了非關(guān)聯(lián)流動(dòng)的Hill48模型,即使用流動(dòng)應(yīng)力標(biāo)定屈服函數(shù),使用Lankford-r參數(shù)標(biāo)定塑性流動(dòng)勢函數(shù)。在Abaqus/Explicit下編寫了用戶子程序VUMAT,并以之對(duì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)(剪切和穿孔)進(jìn)行了模擬。結(jié)果顯示模擬可以很好地復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,包括載荷響應(yīng)和局部應(yīng)變響應(yīng)。同時(shí),將模型與關(guān)聯(lián)流動(dòng)模型進(jìn)行了對(duì)比,并基于此對(duì)塑性模型的選擇和標(biāo)定給出了建議。隨后是材料的斷裂行為研究。首先在剪切實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上實(shí)施了一種實(shí)驗(yàn)結(jié)合有限元的方法,逆向得到了頸縮后的硬化曲線,并對(duì)穿孔實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬,驗(yàn)證了該方法的合理性。隨后,對(duì)五種不同應(yīng)力狀態(tài)的斷裂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了有限元模擬。同樣地,發(fā)現(xiàn)有限元模擬都可以準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此以之為基礎(chǔ),提取了每種實(shí)驗(yàn)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(biāo)定了MMC(Modified Mohr-Coulomb)斷裂準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果中觀察到其強(qiáng)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(duì)七組應(yīng)變率下的硬化曲線進(jìn)行了表征,發(fā)現(xiàn)精度較低。因此對(duì)兩個(gè)模型進(jìn)行了修正,使其表征效果大幅改善。進(jìn)一步,本論文采用了一種以頸縮起始點(diǎn)為特征點(diǎn)對(duì)硬化曲線進(jìn)行歸一化處理雙項(xiàng)縮放的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(xiàng)縮放模型,通過應(yīng)變率跳躍實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其精度。并且考察了其他多種不同材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)該模型對(duì)DP鋼適用性良好,但對(duì)其他幾種材料具有一定的局限性。
【關(guān)鍵詞】：高強(qiáng)鋼板材 塑性力學(xué)行為 各向異性 斷裂準(zhǔn)則 應(yīng)變率效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(duì)象10-17
• 1.2.1 車用高強(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(biāo)20-21
• 1.6 論文研究內(nèi)容21-22
• 第2章 準(zhǔn)靜態(tài)載荷下高強(qiáng)鋼板材塑性行為的各向異性表征22-42
• 2.1 準(zhǔn)靜態(tài)下的單向拉伸實(shí)驗(yàn)22-24
• 2.2 Hill48模型的標(biāo)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(biāo)定結(jié)果準(zhǔn)確性的驗(yàn)證31-35
• 2.5.1 非關(guān)聯(lián)Hill48模型的四種標(biāo)定策略31-32
• 2.5.2 有限元模型32-33
• 2.5.3 標(biāo)定結(jié)果準(zhǔn)確性的驗(yàn)證33-35
• 2.6 材料模型準(zhǔn)確性的驗(yàn)證35-37
• 2.6.1 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：剪切和穿孔35-37
• 2.6.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的模擬37
• 2.7 討論37-40
• 2.7.1 Hill48模型的標(biāo)定37-38
• 2.7.2 塑性模型準(zhǔn)確性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)38
• 2.7.3 關(guān)于Hill48模型及其標(biāo)定38-40
• 2.7.4 各向異性的微觀機(jī)理初步探究40
• 2.8 本章小結(jié)40-42
• 第3章 準(zhǔn)靜態(tài)載荷下高強(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)48-49
• 3.3.2 斷裂實(shí)驗(yàn)的有限元模擬49-55
• 3.3.3 MMC斷裂準(zhǔn)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(yàn)58
• 3.4.2 材料的尺寸效應(yīng)58-59
• 3.4.3 斷裂實(shí)驗(yàn)的試件設(shè)計(jì)59
• 3.5 本章小結(jié)59-61
• 第4章 應(yīng)變率對(duì)高強(qiáng)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(dòng)態(tài)下的單向拉伸實(shí)驗(yàn)63-64
• 4.3 實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(jìn)：雙項(xiàng)縮放模型的提出75-80
• 4.5 本構(gòu)模型驗(yàn)證：“應(yīng)變率跳躍”實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(xiàn)91-100
• 致謝100-102
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果102

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋孝浜;王春霞;;纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)變率效應(yīng)研究進(jìn)展[J];廣西紡織科技;2006年04期

2 甘秋蘭,張俊彥;溫度和應(yīng)變率對(duì)泡沫鎳?yán)煨袨榈挠绊慬J];湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

3 毛明忠;熊杰;楊斌;熊濤;周凱;;Kevlar~汶964C纖維束拉伸性能的應(yīng)變率和溫度效應(yīng)[J];紡織學(xué)報(bào);2008年11期

4 于水生;盧玉斌;蔡勇;;工程材料的應(yīng)變率效應(yīng)及其統(tǒng)一模型[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2013年S1期

5 李彰明,楊良坤,王靖濤;巖石強(qiáng)度應(yīng)變率閾值效應(yīng)與局部二次破壞模擬探討[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2004年02期

6 吳長河;馮曉偉;葉培;符志;劉占芳;;應(yīng)變率對(duì)硫化橡膠壓縮力學(xué)性能的影響[J];功能材料;2013年08期

7 金灘,蔡光起;材料的應(yīng)變率強(qiáng)化與磨削加工中的尺寸效應(yīng)[J];中國機(jī)械工程;1999年12期

8 王學(xué)濱,趙楊峰,張智慧,潘一山;考慮應(yīng)變率及應(yīng)變梯度效應(yīng)的斷層巖爆分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2003年11期

9 曾智;李玉龍;郭亞洲;陳煊;王雷;;兩種典型鋪層玻璃纖維復(fù)合材料的拉伸力學(xué)行為[J];航空材料學(xué)報(bào);2013年03期

10 陳榮;盧芳云;林玉亮;王瑞峰;;一種含鋁炸藥壓縮力學(xué)性能和本構(gòu)關(guān)系研究[J];含能材料;2007年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 安彤;秦飛;劉亞男;白潔;;應(yīng)變率效應(yīng)對(duì)微系統(tǒng)封裝焊錫接點(diǎn)力學(xué)行為的影響[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 施惠基;蔡明春;牛莉莎;;金屬材料應(yīng)變率相關(guān)的塑性變形細(xì)觀機(jī)制[A];塑性力學(xué)新進(jìn)展——2011年全國塑性力學(xué)會(huì)議論文集[C];2011年

3 席豐;張?jiān)?;基于J-C模型的受沖擊鋼梁的位移計(jì)算和兩個(gè)應(yīng)變率本構(gòu)模型的比較分析[A];塑性力學(xué)新進(jìn)展——2011年全國塑性力學(xué)會(huì)議論文集[C];2011年

4 秦q;楊黎明;胡時(shí)勝;;金屬應(yīng)變率效應(yīng)機(jī)理分析[A];第七屆全國爆炸力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)議論文集[C];2012年

5 關(guān)錦清;周剛;文潮;唐仕英;林英睿;劉曉新;李迅;;20g鋼沖擊拉伸與壓縮特性實(shí)驗(yàn)研究[A];第八屆全國爆炸力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

6 王學(xué)濱;趙楊峰;張智慧;潘一山;;考慮應(yīng)變率及應(yīng)變梯度效應(yīng)的斷層巖爆分析[A];第八屆全國巖石動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

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(jìn)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(huì)第一屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];1992年

9 王永剛;蔣招繡;;高應(yīng)變率和高低溫條件下高強(qiáng)度硬鋁合金壓縮力學(xué)行為實(shí)驗(yàn)研究[A];第七屆全國爆炸力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)議論文集[C];2012年

10 項(xiàng)笑炎;張春曉;何翔;王武;張磊;;大變形時(shí)溫度和應(yīng)變率對(duì)瀝青混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響[A];第3屆全國工程安全與防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 朱耀;AA 7055鋁合金在不同溫度及應(yīng)變率下力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 王文明;考慮應(yīng)變率效應(yīng)的結(jié)構(gòu)抗震分析方法研究[D];大連理工大學(xué);2013年

3 張皓;材料應(yīng)變率效應(yīng)對(duì)鋼筋混凝土框—剪結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響[D];大連理工大學(xué);2012年

4 竺鋁濤;纖維力學(xué)性質(zhì)應(yīng)變率效應(yīng)和針織復(fù)合材料彈道沖擊破壞機(jī)理[D];東華大學(xué);2010年

5 尚世明;普通混凝土多軸動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

6 宮鳳強(qiáng);動(dòng)靜組合加載下巖石力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)強(qiáng)度準(zhǔn)則的試驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2010年

7 羅景潤;PBX的損傷、斷裂及本構(gòu)關(guān)系研究[D];中國工程物理研究院;2001年

8 侯仰青;三維機(jī)織物拉伸性質(zhì)應(yīng)變率效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究&新型蜂窩芯材夾層復(fù)合材料板力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析[D];東華大學(xué);2013年

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

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張龍輝;透明聚氨酯膠片動(dòng)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

3 王衛(wèi);Ti_2AlNb基金屬間化合物材料高溫本構(gòu)關(guān)系研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

4 賈培奇;蜂窩鋁材料面內(nèi)尺寸效應(yīng)及應(yīng)變率影響研究[D];太原理工大學(xué);2016年

5 朱俊兒;應(yīng)變率相關(guān)的高強(qiáng)鋼板材屈服準(zhǔn)則與失效模型研究及應(yīng)用[D];清華大學(xué);2015年

6 陳朝中;無定形聚合物力學(xué)行為的應(yīng)變率依賴性研究[D];湘潭大學(xué);2009年

7 劉芳;四步法三維編織復(fù)合材料沖擊拉伸力學(xué)性能[D];東華大學(xué);2005年

8 吳青松;溫度和應(yīng)變率對(duì)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(dòng)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

，

本文編號(hào)：846517