雙相不銹鋼因其具有奧氏體和鐵素體兩相結(jié)構(gòu),在材料加工過程中可以兼顧兩相的優(yōu)點(diǎn),是一種高性能,具有廣闊發(fā)展前景的金屬材料。但卻又因?yàn)閮上嘈阅芎徒Y(jié)構(gòu)的差異性,造成兩相在變形過程中應(yīng)力、應(yīng)變分配不均勻,變形協(xié)調(diào)性差等問題,最終導(dǎo)致材料在加工過程中內(nèi)部出現(xiàn)裂紋等缺陷。因此怎樣準(zhǔn)確的獲得雙相材料各組元相的力學(xué)性能,從而探索雙相材料在變形過程中各相之間的變形協(xié)調(diào)性和宏微觀間的變形關(guān)系尤為重要。目前探索研究雙相材料變形協(xié)調(diào)性問題大多依賴于有限元數(shù)值模擬技術(shù),但由于細(xì)觀代表體元模型的構(gòu)建相當(dāng)困難,想要通過細(xì)觀尺度反映宏觀力學(xué)性能又存在兩模型尺寸相差巨大的問題,因此本文利用Neper軟件和Python腳本文件,結(jié)合2205雙相不銹鋼的金相組織照片和兩相比例,建立了2205雙相不銹鋼的3D代表體元模型。通過納米壓痕試驗(yàn)確定了2205雙相不銹鋼的微觀組織力學(xué)性能。系統(tǒng)性分析了如何通過納米壓痕測(cè)試系統(tǒng)反推材料微觀組織力學(xué)性能的過程,對(duì)2205雙相不銹鋼的納米壓痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線進(jìn)行擬合處理,結(jié)合反推流程,推算出了2205雙相不銹鋼奧氏體相和鐵素體相的力學(xué)性能參數(shù)。以軋態(tài)2205雙相不銹鋼為模擬材料,模擬了室溫條件... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

二維Voronoi方法原理圖

第2章2205雙相不銹鋼代表體元模型構(gòu)建-13-2.3Voronoi代表性體積元的構(gòu)建Voronoi結(jié)構(gòu)的代表體元模型相較于其他的建模方法可行性更高、適用性更廣泛、更貼近實(shí)際晶粒形態(tài)，具有更強(qiáng)的代表性。那么如何生成理想的二維或三維Voronoi圖就成了研究的焦點(diǎn)問題。本節(jié)分別使用了目前最為常用的兩種路線生成Voronoi結(jié)構(gòu)。即分別使用Matlab軟件和多晶體結(jié)構(gòu)生成軟件Neper，構(gòu)建Voronoi結(jié)構(gòu)的代表體元模型。通過對(duì)兩種建模路線的摸索和對(duì)比，總結(jié)出兩種建模路線的優(yōu)缺點(diǎn)。2.3.1Matlab構(gòu)建代表體元模型首先我們采用Matlab軟件來構(gòu)建代表體元模型。以二維空間為例，建模的技術(shù)路線為：首先在二維空間中建立一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的矩形，將其劃分成n×n個(gè)相同小矩形，然后給定一個(gè)擾動(dòng)值a，在每個(gè)矩形內(nèi)部設(shè)置發(fā)生元；然后在Matlab軟件中，利用它自帶的MPT工具箱，根據(jù)提示輸入生成的參數(shù)指令，然后進(jìn)一步生成二維Voronoi圖的邊界。圖2-2Matlab生成不同擾動(dòng)值的二維代表體元模型圖2-2是我們按照以上技術(shù)路線，使用MPT工具箱生成的不同擾動(dòng)值的Voronoi幾何模型；接著對(duì)所生成的Voronoi圖進(jìn)行信息處理，編寫了Matlab的輸出程序，

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-14-按照點(diǎn)線面的順序依次提取上一步中所生成的Voronoi圖的幾何數(shù)據(jù)，以數(shù)組的形式將信息保存在Matlab變量中；然后將這些幾何信息存到一個(gè)txt文件中，方便后續(xù)的操作；最后編寫Python腳本文件，在Abaqus中讀入txt文件中的幾何信息，完成建模過程。以上步驟完成了從Matlab生成Voronoi模型，然后將模型信息導(dǎo)入Abaqus軟件進(jìn)行計(jì)算的過程。在Matlab里生成二維代表體元模型的具體流程如下圖2-3所示。圖2-3Matlab中二維代表體元模型建立的流程圖但是導(dǎo)入到Abaqus軟件中的僅僅是幾何模型文件，眾所周知，Abaqus的模擬分析功能十分強(qiáng)大，但是它的前處理功能十分有限，尤其是在對(duì)幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的代表體元模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)問題。由于本文需要構(gòu)建的代表體元模型的晶粒數(shù)量龐大，幾何結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，這就導(dǎo)致我們?cè)诎凑找陨霞夹g(shù)路線進(jìn)行建模過程時(shí)，經(jīng)常遇到在各個(gè)晶粒相連的界面上網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)不能對(duì)應(yīng)，甚至有些晶粒不能進(jìn)行網(wǎng)格劃分的問題。最后導(dǎo)致無法完成后續(xù)的分析計(jì)算。在嘗試了多次建模過程后，我們總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)為：若模型中包含晶粒數(shù)量較少時(shí)，該建模路線還是具有可行性的，若要構(gòu)建三維代表體元模型并且在晶粒數(shù)量較多的情況下進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，該方法不能夠保證劃分網(wǎng)格的質(zhì)量和成功率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固溶處理對(duì)節(jié)鎳型2101雙相不銹鋼組織及力學(xué)性能的影響[J]. 徐海健,沙孝春,康超,胡萬卿,王文仲,李凡.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]固溶溫度對(duì)節(jié)約型2304雙相不銹鋼的組織及性能的影響[J]. 盧金珠,向紅亮,張偉,詹土生,鄧麗萍.  金屬熱處理. 2019(12)
[3]節(jié)約型雙相不銹鋼TRIP效應(yīng)致塑性增量及其固溶溫度依賴性[J]. 陳雷,郝碩,梅瑞雪,賈偉,李文權(quán),郭寶峰.  金屬學(xué)報(bào). 2019(11)
[4]納米壓痕方法測(cè)量超薄鈦薄膜彈性模量的研究[J]. 趙波慧,劉燕萍,張躍飛,呂俊霞.  熱加工工藝. 2019(16)
[5]固溶溫度對(duì)節(jié)約型雙相不銹鋼組織及性能的影響[J]. 向紅亮,劉春育,鄧麗萍,張偉,任建斌.  材料導(dǎo)報(bào). 2019(16)
[6]Python turtle的多學(xué)科創(chuàng)意編程[J]. 陳斌,陳天翔.  中國(guó)科技教育. 2019(06)
[7]316LN混晶組織微區(qū)塑性變形全場(chǎng)晶體塑性模擬研究[J]. 李子洋,章海明,劉娟,崔振山.  塑性工程學(xué)報(bào). 2018(06)
[8]固溶處理對(duì)雙相不銹鋼組織與性能的影響[J]. 王小勇,黃樂慶,王海寶,馬長(zhǎng)文,羅家明.  金屬熱處理. 2018(05)
[9]雙相材料微觀變形行為研究綜述[J]. 陳國(guó)興,彭艷,劉才溢,邢鵬達(dá).  稀有金屬材料與工程. 2018(01)
[10]子模型在高層建筑薄弱部位分析中的適應(yīng)性研究[J]. 何玉明,龍渝川.  工程建設(shè). 2017(10)

博士論文
[1]高氮奧氏體鋼變形行為研究[D]. 彭夢(mèng)都.鋼鐵研究總院 2018
[2]納米壓痕法表征金屬薄膜材料的力學(xué)性能[D]. 馬增勝.湘潭大學(xué) 2011
[3]FCC金屬冷加工織構(gòu)演變的晶體塑性有限元模擬[D]. 司良英.東北大學(xué) 2009

碩士論文
[1]節(jié)約型雙相不銹鋼形變誘導(dǎo)塑性行為機(jī)理的研究[D]. 張英杰.燕山大學(xué) 2017
[2]基于晶體塑性理論的板帶材粗糙度研究[D]. 張曉坤.燕山大學(xué) 2016
[3]雙相不銹鋼熱變形本構(gòu)模型與組成相變形協(xié)調(diào)性研究[D]. 毛天橋.燕山大學(xué) 2016
[4]多晶體材料加工的細(xì)觀塑性有限元模擬[D]. 汪凱.昆明理工大學(xué) 2013
[5]納米壓痕試驗(yàn)方法研究[D]. 王春亮.機(jī)械科學(xué)研究總院 2007
[6]KDP晶體壓痕試驗(yàn)及有限元仿真[D]. 陳維鋒.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2933935