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,是一種高性能,具有廣闊發(fā)展前景的金屬材料。但卻又因為兩相性能和結(jié)構(gòu)的差異性,造成兩相在變形過程中應力、應變分配不均勻,變形協(xié)調(diào)性差等問題,最終導致材料在加工過程中內(nèi)部出現(xiàn)裂紋等缺陷。因此怎樣準確的獲得雙相材料各組元相的力學性能,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),但由于細觀代表體元模型的構(gòu)建相當困難,想要通過細觀尺度反映宏觀力學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。通過納米壓痕試驗確定了2205雙相不銹鋼的微觀組織力學性能。系統(tǒng)性分析了如何通過納米壓痕測試系統(tǒng)反推材料微觀組織力學性能的過程,對2205雙相不銹鋼的納米壓痕實驗結(jié)果曲線進行擬合處理,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】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：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、更貼近實際晶粒形態(tài)，具有更強的代表性。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。通過對兩種建模路線的摸索和對比，總結(jié)出兩種建模路線的優(yōu)缺點。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邊長為L的矩形，將其劃分成n×n個相同小矩形，然后給定一個擾動值a，在每個矩形內(nèi)部設置發(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，然后進一步生成二維Voronoi圖的邊界。圖2-2Matlab生成不同擾動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值的Voronoi幾何模型；接著對所生成的Voronoi圖進行信息處理，編寫了Matlab的輸出程序，

燕山大學工學碩士學位論文-14-按照點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，然后將模型信息導入Abaqus軟件進行計算的過程。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大，但是它的前處理功能十分有限，尤其是在對幾何結(jié)構(gòu)復雜的代表體元模型進行網(wǎng)格劃分時經(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)相當復雜，這就導致我們在按照以上技術(shù)路線進行建模過程時，經(jīng)常遇到在各個晶粒相連的界面上網(wǎng)格節(jié)點不能對應，甚至有些晶粒不能進行網(wǎng)格劃分的問題。最后導致無法完成后續(xù)的分析計算。在嘗試了多次建模過程后，我們總結(jié)出來的經(jīng)驗為：若模型中包含晶粒數(shù)量較少時，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)量較多的情況下進行網(wǎng)格劃分時，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】：
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本文編號：2933935