分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 基于晶体塑性理论, 建立了滑移和孪生机制耦合的孪生诱导塑性(TWIP)钢单晶晶体塑性本构模型, 通过引入孪晶体积分数及其饱和值, 分别考虑了孪生对硬化及滑移的影响, 对该本构模型进行数值实现. 并通过ABAQUS/UMAT平台上的二次开发, 将其应用于TWIP钢单晶典型取向单向加载条件下的力学行为模拟. 分析了单晶不同取向下塑性变形的微观机理和滑移系、孪生系的启动状态及其对宏观塑性的影响, 尤其是模拟得到黄Cu取向和S取向加载过程的应力突变, 再现了Cu单晶实验中的应力陡降现象. 结果表明, 孪晶体积分数较小时, 对应变硬化影响较小; 随着孪晶体积分数的增加, 对应变硬化的影响逐渐明显; 当孪晶体积达到一定量时, 孪晶体积达到饱和, 孪生增量为0, 晶体滑移转向, 新的滑移系启动, 应力突降.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 基于已建立的单晶体塑性模型, 建立了耦合孪生的孪生诱发塑性(TWIP)钢多晶体塑性模型, 该模型采用有限元多晶均匀化处理相邻晶粒间的几何协调和应力平衡条件, 获得了单晶体与多晶体状态变量的关系, 开发了基于ABAQUS/UMAT的计算程序. 采用EBSD研究了TWIP钢拉伸应变分别为0.27 和0.6 时的织构变化, 并对模型进行了应力应变及织构演化的验证. 用该本构模型分别建立了拉伸、压缩和扭转3 种简单加载条件下的有限元模型, 分析了不同变形条件下的宏观力学响应及织构演化规律. 结果表明: 拉伸变形过程中, 应变硬化现象和织构密度水平随应变增加而增强; 在压缩过程中,织构类型随应变增加而发生变化, 但是织构密度水平基本不变; 而在扭转过程中, 当扭转应变较小时, 基本无织构形成, 随着应变增加, 织构逐渐显现出来, 这是因为变形较小时, 圆柱沿径向方向内部变形量较小, 故织构不明显.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 对BSTMUF601 合金在不同温度和应力条件下进行了拉伸蠕变实验, 获得了该合金的高温蠕变的变形规律, 基于此提出了一种新的修正q 映射法蠕变本构模型, 该模型考虑了蠕变3 阶段的蠕变特点. 模型预测结果与实验结果吻合较好,平均相对误差为1.86%, 相对于没有考虑第2 阶段的θ映射法模型和没有考虑第1 阶段的修正q 映射法模型相对误差分别减少0.10%和6.02%, 表明该模型具有较强的适用性, 且不降低预测精度. 对蠕变和蠕变断裂试样的位错组态和空洞演化进行了显微分析, 结果表明, 稳态蠕变阶段蠕变应力指数都接近5, 合金主要通过位错攀移越过γ′相的方式变形, 并未观察到层错和微孪晶存在于γ′相或基体中, 蠕变变形机制主要是位错攀移. 空洞在晶界上形核, 长大连接形成裂纹, 在应力集中作用下, 裂纹沿晶界扩展, 最终导致断裂, 蠕变断裂机制主要是晶界断裂.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 针对穿孔等离子弧焊接工艺, 建立了定点焊的二维轴对称非稳态数理模型, 描述高温流动的电弧与工件熔池的耦合输运过程, 通过数值模拟获得了电场、磁场、流场与温度场的演变规律. 模拟焊缝熔合线与实验结果吻合较好, 验证了数学模型的合理性. 研究结果表明: W阴极尖端附近的电流密度与温度是最高的; 等离子弧在工件上部呈现出“钟形”, 而在中心轴线处因进入小孔呈细长的“锥形”; 高速Ar 气等离子体冲击到小孔壁面时速度急剧降低, 小孔内出现高压区和Ar 气等离子体的返流现象; 熔池内流动与传热的综合作用使焊缝熔合线呈倒“喇叭形”. 进一步对焊接的操作参数及焊枪结构参数进行了影响因素的正交试验模拟. 极差分析表明, 焊枪的结构因素比焊接操作参数更重要, 即对电极间距、电极内缩量、喷嘴孔径需予以重点考虑, 以获得良好的焊缝形状.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-04 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 基于晶体塑性理论，建立了滑移和孪生两机制耦合的孪生诱导塑性（TWIP）钢单晶晶体塑性本构模型，该模型通过引入孪晶体积分数及其饱和值，分别考虑了孪生对硬化及滑移的影响。对该本构模型数值实现，并在ABAQUS/UMAT平台上二次开发，将其应用于TWIP钢单晶典型取向单向加载条件下的力学行为模拟。分析了单晶不同取向下塑性变形的微观机理和滑移系、孪生系的启动状态及其对宏观塑性的影响。尤其是模拟得到了黄铜取向和S取向加载过程的应力突变，这再现了Cu单晶实验中的应力陡降现象。模拟结果表明：孪晶体积分数较小时，对应变硬化影响较小；随着孪晶体积分数的增加，对应变硬化的影响逐渐明显；当孪晶体积达到一定量时，孪晶体积达到饱和，孪生增量为0，晶体滑移转向，新的滑移系启动，应力突降。
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