一、有限塑性应变与应变率及其在晶体塑性中的表示（论文文献综述）
高廷军[1]（2021）在《考虑应变率效应的高熵合金多尺度晶体塑性模型》文中提出高熵合金以优异的强韧性、耐磨性、耐腐蚀性、抗辐射性等性能成为目前研究最为广泛的金属材料,在未来的工业应用中也将占有重要地位,其独特的合金设计理念使其具有晶格畸变严重、晶体缺陷扩散缓慢、化学短程有序等独特的结构特征。这些特征从材料学角度为解释合金优异性能提供了思路,但新的微观机制出现势必会导致传统材料模型和数值计算方法难以应用于高熵合金的工程模拟,亟需针对高熵合金服役工况（高应变率,高、低温加载,剪切失效等）开发能够将微观机制信息和宏观力学响应相结合的多尺度计算模型。晶体塑性有限元理论是基于晶体学物理特性,用宏观连续介质力学方法描述材料微观塑性变形过程的力学方法,是研究合金优异力学性能与微结构演化规律的合适工具。本文以具有强烈应变率敏感性且在高应变率下产生较多纳米孪晶的面心立方Co Cr Fe Ni高熵合金为研究对象。通过对合金在准静态和动态剪切加载下的力学响应和变形机制等信息的分析研究,验证了纳米孪晶形成机理以及孪生、位错之间的相互作用关系,基于位错增殖湮灭平衡方法构建了包含位错滑移和形变孪晶耦合作用的多尺度晶体塑性模型。通过开发ABAQUS用户材料子程序,采用宏微观对应的T-CPFEM和RVECPFEM模型构建方法,系统地模拟分析了Co Cr Fe Ni高熵合金在准静态和动态剪切加载过程中的力学性能、织构特征、孪生演化和绝热温升等信息。具体研究内容如下:通过设计剪切试样尺寸,采用分离式霍普金森拉杆作为剪切试验工具,测试了Co Cr Fe Ni高熵合金在准静态和动态剪切下的室温力学性能和微结构演化信息,研究结果表明该合金在剪切作用下呈现出与拉、压加载方式相似的应变率敏感性,且在动态加载过程中具有较高的加工硬化能力,产生这种现象的原因是与热激活相关的短程壁垒以及纳米孪晶的共同作用。另外,通过比较动态试样中较高的几何必须位错密度和较小的晶粒宽长比发现合金突破了强韧相互制约难题,为极端工况的应用奠定了基础。基于应变率敏感的固溶体强度描述方法,林位错密度演化规律以及孪生、位错之间的交互作用关系,以位错密度和孪晶体积分数作为状态更新变量,在泰勒多晶均匀化假设的前提下提出了能够模拟广泛应变率范围内高熵合金力学响应的现象学晶体塑性有限元模型。以Co Cr Fe Ni高熵合金准静态和动态拉伸试验为对比,通过单个实体单元模型验证分析了位错、孪生对于宏观力学响应的影响比重以及织构演化特征,孪晶体积分数更新规律等信息。最终使用多单元有限元模型进行了多种应变率下的单轴拉伸模拟,证明了稳定高效的现象学晶体塑形模型能够作为模拟Co Cr Fe Ni高熵合金宏观力学响应和微观机制演化的计算方法。基于位错的Frank-Read源和交滑移增殖机理,考虑位错湮灭与回复过程以及动位错与不动位错之间的相互转化关系,系统推导了适用于高应变率、变温度的位错动态增殖湮灭以及回复参数,构建了能够描述高熵合金长程障碍阻力的位错强化模型。基于化学短程有序对于位错运动的阻力作用,采用Labusch模型建立了应变率敏感的合金热激活短程壁垒阻力模型。基于实验确定的高熵合金纳米孪晶形成机制,着重构建了以交滑移结合三层层错从晶界处发射生成孪晶的孪晶成核以及增厚模型,并基于能量平衡方程验证了该模型的合理性,同时考虑冲击过程对于孪生的影响,首次构建了能够描述高熵合金纳米孪晶生成过程的流动模型。使用位错与已有孪晶对新孪晶成核的阻碍作用表示孪晶形成阻力。利用耦合滑移、孪生和晶粒尺寸大小的平均自由程方法描述位错与孪晶之间的相互作用关系,使用主导孪晶旋转模型描述孪生所导致的取向改变,重点考虑弹性刚度矩阵随孪晶生成的改变本质和绝热温升对于位错开动和孪晶形成的影响,使用有限元方法和泰勒均质化假设构建了多尺度热激活晶体塑形有限元模型。为达成宏观与微观的尺度匹配,使用与实验晶粒尺寸以及位错密度分布相对应的代表性体积单元以及晶内晶界建模方法,并借助ABAQUS模拟分析了Co Cr Fe Ni高熵合金在准静态和动态剪切加载下的力学性能和变形机制演化规律。通过详细比对有限元计算结果与实验数据验证了热激活晶体塑性本构模型的可靠性与稳定性。在相同等效塑性应变下,应变率的改变对于位错的增殖没有显着影响,但对于孪生过程有促进作用,即高应变率下屈服强度和初始流动应力的增加来自于原始固溶体的应变率敏感性,而高应变率下较高的加工硬化则主要归因于孪晶的产生。特别地,高应变率加载会导致明显的绝热温升,使得材料在变形过程中发生‘软化’现象,起到平衡合金加工硬化率的作用。综上所述,本研究所开发的热激活晶体塑性有限元模型可以为极端环境服役的高熵合金性能分析和工程实际模拟提供指导借鉴。
许海涛[2]（2021）在《动态预压缩对CoCrFeNiMn高熵合金微尺度压入硬度的影响》文中认为高熵合金具有优异的力学性能,如高硬度、高强度、高电阻率、优良的耐磨损能力、优异的磁性能以及高温力学和抗氧化性能等,这也使得高熵合金成为了近些年的研究热点。尽管对CoCrFeNiMn高熵合金已经有了大量研究,关于合金在高温动态下的力学响应仍不清楚,需要进一步的研究来解释合金的高温动态力学行为。另外高熵合金在微尺度领域有着广阔的应用前景,了解高熵合金的微观机理也成为了高熵合金的研究重点,据此本文研究了预压缩对合金微尺度压入硬度的影响,具体研究内容和结论如下:（1）利用高真空电弧熔炼法制备了CoCrFeNiMn高熵合金,利用X射线衍射分析法（XRD）分析合金的晶体结构,测试表明该合金为单一面心立方（FCC）晶体结构;采用X射线能谱分析（EDS）测试合金的元素组成及百分比含量,结果表明各主元素的质量分数分别为:Mn17.2%、Co17.9%、Cr19.0%、Fe20.1%、Ni25.9%;采用电子背散射衍射实验（EBSD）测得合金晶粒尺寸约为几微米到十几微米之间。（2）在准静态压缩应变率2×10-4s-1～2×10-2s-1与动态压缩应变率2800s-1～5200s-1应变率范围内,CoCrFeNiMn高熵合金表现出明显的应变率效应和加工硬化效应。准静态条件下,该合金的应变率敏感性值m=0.028,与准静态下相比,合金在动态高应变率条件下表现出较高的应变率敏感性,屈服强度随应变率的增大而增大,且合金的加工硬化行为随应变率的改变也表现出明显的差异性。该合金具有较高的温度敏感性,与室温条件下相比,合金的屈服强度在400-1000℃温度下比室温更低,且随着温度的升高而下降,值得注意的是合金在800-1000℃时流动应力的下降幅度较大,造成这一现象是由于绝热温升和合金动态再结晶的影响。另外,室温动态预压缩试样产生的塑性应变分别为12%、23%、40%、47%,高温动态预压缩产生的塑性应变分别为45%（400℃）、51%（600℃）、61%（800℃）、72%（1000℃）。（3）采用电子背散射衍射（EBSD）技术对预压缩后的试样在轴向和径向压缩平面进行微观结构表征,并用考虑绝热温升和动态再结晶的Johnson-Cook本构方程对试样的塑性变形进行分析。结果表明:CoCrFeNiMn高熵合金在温度低于800℃时晶粒尺寸无明显变化,当变形温度达到800℃时,合金发生了动态再结晶,晶粒尺寸明显变大,变形温度增加到1000℃时,几乎完全形成了再结晶组织,采用考虑绝热温升和动态再结晶的Johnson-Cook本构方程与CoCrFeNiMn高熵合金的动态实验结果具有更好的一致性,进一步验证了绝热温升和动态再结晶对该材料变形行为的影响。（4）对第三章预压缩试样进行了轴向和径向的微压入测试,基于宏观尺度下的强化函数,结合微尺度压入的变形梯度理论并考虑在压入测试过程中弹性变形,建立了一个用于描述高熵合金微压入尺度效应的理论模型,并用该模型探究宏观预压缩对CoCrFeNiMn高熵合金微尺度压入硬度的影响,结果表明:宏观预压缩下不同的塑性变形对合金的微尺度压入硬度具有显着的影响,与轴向压缩相比,径向压缩下剔除尺度效应的硬度H0更大。该研究方法建立了宏观塑性变形与微尺度压入硬度之间的联系,也为实现微尺度压入测试判定材料内部塑性变形的研究方法提供了新思路。
戚嘉铄[3]（2021）在《基于介观塑性变形机理的金属板材后继各向异性行为研究》文中研究指明随着工程技术及工业领域发展的需要,金属及金属基复合板材凭借其优良的几何成形性以及力学性能在工程实际中广泛应用复杂变路径载荷之下。为确保金属板材的精确成形需透彻了解其塑性变形本质、各向异性以及后继各向异性行为规律,鉴于金属板材的塑性变形机理十分复杂,且考虑到宏观唯象本构理论及现有变路径实验条件的局限性,目前国内外学术研究难以在复杂路径以及非比例加载下对屈服面及后继屈服面的演化进行预测。在本项研究中,选择较为典型的单相结构的高强铝合金AA6061、双相结构的高强双相钢DP600以及碳纳米管增强铝基复合板材CNT/Al作为三种研究对象,并以经典的介观晶体塑性本构及应变梯度塑性理论为依托,基于多尺度实验数据并考虑介观本构模型的用户材料子程序与代表性体积单元方法建立的介观有限元模型进行有效结合,对变加载路径下的塑性变形及后继各向异性行为进行了数值研究。本文的研究工作主要取得了以下的进展:（1）开展了高强合金及金属基复合板材的多尺度实验研究,基于三种典型代表性金属板材分别开展宏观的单轴拉伸、介观的EBSD及微观力学表征实验。宏观实验数据尤其是单轴拉伸实验可以为后续仿真中的本构参数提供拟合依据,而介观的EBSD晶粒形貌表征展示出的AA6061尺寸均匀且具有统计性的随机性,DP600双相F/M形貌差异较大,铁素体F大而规整,马氏体M细长并围绕在铁素体F周围。针对高强双相钢DP600中双相F/M力学性能差异较大的特点,还开展了 F/M微观纳米压痕力学表征实验,得到马氏体M的载荷响应曲线要远大于铁素体F。复合板材CNT/Al在碳纳米管增强相CNT的加入之后力学性能尤其是屈服强度有了明显的提高并且具有明显吕德斯带的屈服现象。随着宏观拉伸实验板材中晶粒尺寸梯度的增加,复合板材的力学响应有明显的递减现象。介观EBSD仅能表征出CNT/Al板材中基体晶粒形貌,而CNT由于尺寸过小未能在EBSD中表征显现。（2）本文基于连续介质力学以及介观塑性变形本质为依托,构建了率相关的晶体塑性本构模型和考虑变形梯度效应及应变不均匀性的应变梯度塑性本构模型来描述高强合金和复合板材真实的塑性流动行为,同时推导了两种介观塑性本构数值有限元实现的积分公式。前者通过计算基于剪切应变增量的非线性方程组来更新应力值和其他状态变量,后者以节点中的平均塑性应变为依托,在离散化应力应变增量的基础上进而对塑性应变梯度推导计算,最终结合Fortran编程在有限元软件ABAQUS中实现了用户子程序UMAT的开发,为后续高强合金和复合板材的介观塑性变形仿真及后继各向异性分析计算提供了准确的计算力学属性。（3）结合高强合金以及CNT/Al复合板材在介观实验表征出的不同介观组织形貌,分别采用不同的数值算法来建立其介观有限元模型,并准确拟合了三种典型合金板材的介观本构参数。铝合金AA6061晶粒具有随机性且符合自然生长规律故基于Voronoi算法及Python参数化建模来构建其介观有限元模型,并对建立的代表性体积单元进行了随机取向、晶粒分布、晶粒不规则度以及网格密度的模型敏感性分析,优选出了具有代表性的AA6061介观有限元模型,进而结合晶体塑性参数敏感性分析准确拟合了 AA6061载荷曲线;考虑到双相钢DP600中马氏体和铁素体晶粒形貌差别较大的特点,故其介观有限元模型基于双相真实的晶粒形貌和EBSD图像处理及Python参数化建模来构建;而双相力学响应的较大差异则通过纳米压痕实验表征并基于仿真反演得到双相的介观本构参数,最终通过介观拉伸仿真与宏观拉伸实验对比验证了参数的有效性;CNT/Al复合板材的介观建模及标定上考虑了基体与增强相的相互作用,基体晶粒采用晶体塑性本构而CNT增强相采用应变梯度塑性本构最终拟合宏观力学实验曲线并获得准确的介观本构参数。（4）为考虑全路径下RVE模型的载荷条件,创新性地提出一种ABAQUS—MATLAB—PDE联合应用的仿真与数据处理方式,设置变路经载荷并批量提交仿真作业以及基于Python脚本的Odb结果文件批处理操作来对高强铝合金AA6061的屈服面及后继屈服面进行描述。研究表明,单相铝合金AA6061初始屈服面是接近各向同性的近似圆形并随着偏移应变的增加均匀膨胀,而本构参数、屈服定义、预变形方式、预变形量、组合预变形方式等因素与后继屈服面描述及演化强烈相关,同时基于模拟多晶铝合金AA6061介观织构的演化揭示了微细观非均匀性变形与后继屈服面畸变现象的内在关系。（5）基于不同EBSD图像的截取位置进行介观有限元建模,以及Voronoi模型通过改变内在的双相的比例、分布类型等结构因素,仿真获得的晶粒形貌图、应力应变云图、力学响应曲线、后继屈服面进行定性与定量分析。研究表明,塑性变形发生后,马氏体内部局部应力明显偏高,而铁素体内局部应力偏低,且具有明显的应变局部化现象并形成剪切带。马氏体相的加入及其团簇效果能大幅度提高合金DP600的有效弹性模量和屈服强度,且对单一路径下的后继屈服力学响应影响较小,特有的非均质结构及其F/M在模型中分布的差异性,使得屈服面在复合加载路径的方向上膨胀程度不尽相同,屈服面畸变现象越严重,且对应力空间中的加载路径敏感程度并不相同。（6）碳纳米管凭借独特的微结构构型以及卓越的机械响应,目前已成为金属基复合板材当中最拥前景的增强体类型之一,其引入以及附属的工艺条件势必会造成复合板材微细观结构的改变以及性能上的各向异性。本文考虑了增强相拓扑及基体形貌、尺寸、晶粒梯度等微结构因素对CNT/Al复合板材力学响应、后继各向异性的影响规律。研究表明,复合板材CNT/Al的增强相影响区主要受再结晶以及球磨条件的高度控制,由160rpm/8h球磨转速处理的CNT/Al复合板材中具有较大的增强相影响区厚度,且强度和延展性达到了非凡的结合。板材中GNDs和SSDs分布差异明显,且GNDs表现出强烈的应变路径和历史相关性。随着CNT影响区厚度的增加,基体晶粒不规则度越大,会使得复合板材弹性模量及抗拉强度的提高,且对硬化演化产生影响,应变硬化率提高,不同预变形下的后继各向异性屈服更加明显。随着基体晶粒梯度的增加及大晶粒的加入,具有三级晶粒尺寸梯度的Trimodal模型对降低模型内部整体应力以及后继各向异性的敏感程度具有重要作用。综上,通过归纳总结变路径下多晶协调变形微细观机制对宏观力学及后继各向异性性能的影响规律,可为精确控制板材塑性成形提供理论依据。
张宇恒[4]（2021）在《搓捻成形晶体塑性有限元模拟与实验研究》文中提出材料在塑性变形过程中,织构会对材料的微观组织以及力学性能产生重要的影响。研究晶粒取向变化以及位错滑移等微观塑性变形行为对揭示材料宏观塑性变形的规律具有重要的意义。晶体塑性有限元模拟方法（CPFEM）作为一种研究材料微观形态变化的工具,近年来已经成为相关研究领域的热点。本文以铝1060为研究对象,使用Voronoi方法建立了多晶光滑模型与粗糙模型,在变形过程中对搓捻成形圆棒形工件材料的微观变化进行研究。并对搓捻成形工艺技术进行实验验证。首先,常温下进行拉伸实验,采用模拟拉伸应力应变曲线与实验相逼近的方式得到材料性能参数。使用晶体塑性有限元法研究了单轴拉伸、压缩、轧制简单的加载行为,分析材料塑性变形的不均匀性以及晶界处的应力集中现象。通过实验对模拟过程进行了验证,结果表明采用晶体塑性有限元方法能够预测材料在不同成形下织构的演化。其次,对搓捻成形过程进行研究,给出在实际搓捻成形过程中的运动学公式。对搓捻成形进行晶体塑性有限元模拟,分析位移场研究金属的流动性及端部轴心处形成凹心的原因。研究工件轴向与径向的受力状态,解释搓捻成形工艺预防材料发生颈缩甚至断裂的原因。分析单个晶粒在搓捻成形的应力应变状态变化,研究周期复杂受力行为。采用平均化的方式得到更能真实反映整个材料变形行为的代表性单元应变曲线。绘制剪切应变率曲线对滑移系统的启动与运动进行研究,分析晶粒初始取向与所处位置对滑移系统演化的影响。对单个晶粒取向变化进行研究,变形后取向极点发生离散。由于晶粒间的协调变形,扭转变形后的取向呈片状分布在初始取向附近。最后,通过EBSD测试分析实验数据,测得实验极图与晶体塑性模拟结果相吻合,再次验证晶体塑性有限元法预测织构的准确性。数据表明搓捻成形较普通周向轧制,变形更为均匀,材料性能更加稳定。
王锦[5]（2021）在《ME20M镁合金强度差效应的应变率和温度相关性的测试与表征》文中认为ME20M镁合金（Mg-1.9Mn-0.3Ce合金）是一种应用较广泛的稀土镁合金,其具有耐腐蚀性好、可焊接性强和力学性能优异等特点,作为结构材料被应用于航空、航天、汽车和船舶等领域。在工程应用中,ME20M镁合金可能经历极端服役条件,例如在高、低温环境中承受高速冲击加载。此外,镁合金由于晶体结构和加工方式的特殊性,其拉伸与压缩加载下的力学行为存在强度差效应。因此,了解ME20M镁合金强度差效应的温度和应变率相关性是十分必要的。本文对ME20M镁合金在213～488 K温度范围和0.001～2500 s-1应变率范围内的拉伸与压缩塑性变形行为进行了较系统的实验研究、机制分析和模拟表征工作。对ME20M镁合金板沿轧制方向（RD）和横向（TD）进行了室温下的准静态和动态（0.001～1300s-1）单向拉伸实验,应力应变测试结果表明,ME20M镁合金沿RD和TD方向的拉伸力学行为相似,其面内各向异性程度较低。ME20M镁合金板沿RD方向在应变率0.001～1300 s-1、环境温度213～488 K的单向拉伸实验结果显示,其拉伸力学行为具有明显的应变率正相关性和温度负相关性,初始屈服应力和应变硬化率均随着测试温度的升高而减小,随着加载应变率的增加而增大。拉伸变形试件的显微观察结果表明,拉伸塑性变形机制主要为基面和柱面滑移,少量{1012}拉伸孪晶亦参与塑性变形,变形机制的种类与应变率和温度无关;室温和低温下ME20M镁合金拉伸断裂模式为韧性和脆性断裂的混合断裂,高温下ME20M镁合金拉伸断裂方式为韧性断裂。基于ME20M镁合金拉伸塑性变形特征,提出了 Zerilli-Armstrong本构模型的组合模型来描述密排六方的ME20M镁合金在较宽温度和应变率范围内的拉伸力学响应。对ME20M镁合金板沿RD、TD和法向（ND）进行了室温下的准静态和动态（0.001～2500s-1）单向压缩实验,应力应变测试结果表明,沿RD和TD方向的压缩应力应变响应呈现“S”形,具有应变率相关性,面内各向异性程度较低;沿ND方向的压缩应力应变响应表现出应变率相关性,且面外各向异性明显。ME20M镁合金沿RD方向在应变率0.001-2500 s-1、环境温度213～488 K的单向压缩实验结果表明,压缩初始屈服应力近似应变率无关,但具有一定的温度相关性;压缩应变硬化率表现出应变率正相关性和温度负相关性。压缩变形试件的显微观察结果显示,基面滑移和{1012}拉伸孪晶是压缩塑性变形过程中的主要机制,应变率和温度对压缩塑性变形机制的影响较小。采用修正的Johnson-Cook本构模型表征了 ME20M镁合金沿RD方向在较宽应变率和温度范围内的宏观压缩应力应变响应。ME20M镁合金沿RD和TD方向室温环境下的拉伸与压缩力学响应显示,初始屈服和应变硬化行为中的强度差效应均随着应变率的增加而增大,RD方向的强度差效应略大于TD方向。ME20M镁合金沿RD方向在不同温度和应变率下的拉伸与压缩力学行为显示,ME20M镁合金初始屈服应力的强度差效应随着温度的降低和加载应变率的增加而增大;在塑性变形阶段,强度差效应的应变率敏感性随着温度的升高而增大。ME20M镁合金拉伸与压缩应变硬化率差异的原因是拉伸与压缩塑性变形中孪生的贡献不同,{1012}拉伸孪晶的大量增殖有利于应变硬化率的增大,拉伸塑性变形中孪晶的贡献较少,而在压缩塑性变形中可以明显观察到孪晶的增殖。采用粘塑性自洽（VPSC）晶体塑性模型模拟了 ME20M镁合金板在拉伸与压缩加载下的应力应变响应和织构演化。模拟结果表明,VPSC模型可较好地描述ME20M镁合金板沿不同方向、在不同应变率和温度下的拉伸与压缩塑性变形行为,模拟得到的极图与实验所获得的极图织构分布相似。基于VPSC模拟输出的不同塑性应变下的极图和各变形模式的相对活性图,获得了塑性变形过程中的织构演化过程和不同加载条件下各变形模式的演化行为。在低温和常温下,锥面<c+a>滑移参与拉伸塑性变形,随着应变率的增加,锥面<c+a>滑移对塑性变形的贡献增多;但在高温下,锥面<c+a>滑移几乎不参与拉伸塑性变形。在压缩变形中,当塑性应变大于0.15时,[1012}拉伸孪晶消耗殆尽;当塑性应变大于0.1时,锥面<c+a>滑移开始参与塑性变形,且相对活性随应变率的增加而增大;室温下锥面<c+a>滑移的相对活性大于高温和低温下的锥面<c+a>滑移。
曾瑶瑶[6]（2021）在《S32760双相不锈钢锯齿形切屑形成过程塑性变形行为研究》文中研究说明S32760双相不锈钢是一种在固溶退火条件下铁素体相和奥氏体相所占比例几乎相等的超级不锈钢,具备优异的机械性能和耐腐蚀性,因此在船舶工程、海洋工程等复杂且具有腐蚀性的工作环境中具有广泛的应用。由于S32760双相不锈钢的热传导率、弹性模量、比热容等较小,导致其在切削过程中温升较快且不易扩散、工件材料变形较大、易于产生锯齿形切屑、刀具极易磨损,工件已加工表面的质量难以得到有效保证,实现S32760双相不锈钢的高效加工成为亟待解决的问题。由于金属切削加工过程实质是切屑所发生的弹塑性变形过程,因此本文针对S32760双相不锈钢,从塑性变形的微观机理入手,以其高温、高应变率下的力学特性为基础,通过切削实验与仿真,对S32760双相不锈钢切削过程中切屑的塑性变形特征进行了研究。首先,以位错动力学为基础,从微观角度解释了金属切削加工过程中材料的塑性变形现象。分析了加工过程中材料塑性变形的微观控制机理及其随切削速度的转变规律,并建立了应力-应变率关系的理论模型,为后文分析切削过程中切屑的塑性变形提供理论基础。其次,通过力学实验并结合专业材料性能模拟软件JMat Pro,对S32760双相不锈钢的高温动态力学性能进行了研究。结果表明,S32760双相不锈钢的热软化效应及应变率强化效应均比较明显,且其对温度的敏感性存在临界温度阈值,在超过阈值后S32760塑性变形机制由位错滑移转变为位错攀移。然后,设计并进行了S32760双相不锈钢的直角自由切削试验,收集了不同切削参数下的切屑并制成金相观测试样,分析了切削参数对切屑几何特征的影响规律。利用电子金相显微镜对锯齿形切屑绝热剪切带内材料显微组织特征进行了观察,分析了切削参数对锯齿形切屑绝热剪切带的影响规律。最后,利用S32760双相不锈钢的应力-应变数据,拟合了其J-C本构方程。建立了其二维切削仿真模型,并通过锯齿形切屑的几何表征参数验证了模型的可靠性。利用Abaqus软件,着重分析了切屑形成过程中的力、热等特征。结果表明,S32760锯齿形切屑形成过程中其切削力、切削热等均呈周期性变化且存在一定的联系。然后通过分析不同切削速度下绝热剪切带中应力、应变以及温度之间的关系,为揭示S32760双相不锈钢锯齿形切屑的形成机理奠定基础。
彭超[7]（2021）在《聚合物在压痕表征中尺寸效应的产生机理及力学模型》文中进行了进一步梳理尺寸效应是压痕表征中广泛存在的一种现象,表现为测试所得的压痕硬度或压痕模量会随测试深度的减小而增大。压痕表征中的尺寸效应也叫压痕尺寸效应。晶体的压痕尺寸效应已经得到充分的研究,且已有文献建立成熟的力学模型对其进行描述。关于聚合物的压痕尺寸效应,目前还没有得到广泛认可的力学模型。本文的目的是探索聚合物的压痕尺寸效应的产生机理,并建立能够阐明这一现象的力学模型。本文建立的模型对理解和描述聚合物的压痕尺寸效应现象有直接的应用价值。本文的研究有助于深入理解低维、小尺度材料的力学性能,有助于认识硬度的本质并推动相关测试技术及理论的发展。本文从纳米压痕技术的基本原理出发,总结和对比了大量聚合物的压痕试验数据,分析得出:压痕模量中的尺寸效应来源于压痕卸载阶段的接触载荷中的尺寸效应,压痕硬度中的尺寸效应包括弹性部分和塑性部分,且弹性部分也来源于接触载荷尺寸效应。本文介绍了接触试验测出的弹性模量中的尺寸效应,并结合接触试验的原理分析得出该尺寸效应也来源于接触载荷尺寸效应。本文先对接触实验中的尺寸效应建立了力学模型。为达到这个目的,将修正偶应力弹性理论引入赫兹接触问题中,假设偶应力弹性位移场与线弹性位移场具有相同的数学形式,推导出了相应的旋转梯度场/偶应力场的解析表达式,另外推导出了更显式的线弹性应力场/应变场表达式。基于偶应力场建立了一个偶应力弹性框架下的赫兹接触载荷模型,该模型将接触载荷尺寸效应表示为偶应力在小尺寸下对接触载荷的增强效应;将载荷模型引入接触试验的模量计算公式中,建立了一个接触模量尺寸效应模型,该模型成功描述了接触试验中观察到的模量尺寸效应。接下来,本文将所建立的接触载荷尺寸效应模型引入压痕表征的相关计算方法中,分别建立了可描述压痕模量尺寸效应、压痕硬度中的弹性尺寸效应以及它们之间的比例关系的模型。模型成功描述了本文调查到的所有聚合物压痕试验数据中的尺寸效应。基于模型对试验数据的应用结果,本文进一步研究了分子结构对压痕尺寸效应的影响,证实了文献推测的具有复杂分子结构的聚合物的压痕硬度尺寸效应中弹性部分占主导地位,另外推测其中的塑性尺寸效应只与非晶相的塑性变形有关。本文基于非晶态聚合物的剪切转变塑性理论,建立了一个可体现并能定量描述压痕硬度中塑性尺寸效应的力学模型,模型与文献试验数据高度吻合。该模型将聚合物的塑性尺寸效应表示为:在小尺度变形时,非晶聚合物内部局部点位的原子团无法通过剪切重排以耗散压痕功,进而导致高应力状态。最后,本文用分子模拟方法研究了聚合物的压痕尺寸效应。模拟结果表明,聚合物的压痕分子模拟中存在明显的尺寸效应现象,并且分子结构对压痕尺寸效应仍存在影响,且影响结果与前面理论模型得到的结果一致。论文还研究了分子模拟条件下锥形压头的锥角、应变率中的尺寸效应对压痕硬度尺寸效应的影响。结果显示,压头锥角越小尺寸效应越明显,应变率尺寸效应在分子尺度下对硬度尺寸效应的影响比在连续介质尺度下更明显。论文提供了建模和计算的细节,对相关领域的分子模拟具有技术参考价值。
蔡舒鹏[8]（2020）在《基于转动率连续理论的塑性变形速度场问题研究》文中进行了进一步梳理在金属塑性变形过程中,塑性变形区的速度场分布可以揭示金属的塑性流动规律,对塑性加工过程的工艺流程制定和参数优化有着重要的理论指导意义。而众多传统解析法所确定的速度场通常是具有不唯一性的动可容场,制约了金属塑性流动理论在速度场求解中的应用。鉴于此,本文研究了基于晶体学物理背景的转动率连续理论所对应的速度场特点。以“扩展滑移”机制发生塑性流动的刚塑性体内部的滑移晶面与其最大剪应力面保持平行,此时转动率矢量场在空间内保持连续,而速度矢量场遵循拉普拉斯方程,在边界条件给定时具有唯一解。以此为基础,本文推导了遵循拉普拉斯方程的速度场在不同坐标系和变形条件下对应的偏微分方程,给出了对应的多个塑性变形问题（包括三维问题）的解析解,并讨论了遵循拉普拉斯方程的速度场与其他解析解和数值解的区别。本研究在微观晶体滑移和宏观材料塑性流动规律之间建立了定量的数学联系,与传统解析法相比具有晶体学物理背景和解的唯一性的优势,并为进一步研究塑性力学的基本规律提供了参考。首先,讨论了转动率连续理论与滑移线理论和理想塑性变形理论的异同点,发展了基于转动率连续理论的Euler-Lagrange变分方程,给出了在不同坐标系和不同变形条件下E-L方程所对应的关于速度场的偏微分方程,并求出了速度场的通解。证明了从E-L变分方程得到的关于速度场的偏微分方程与速度矢量场遵循拉普拉斯方程时和应变率张量的散度为零时得到的偏微分方程是一致的,三者之间可以互相转化。然后,分析了板材单曲率与双曲率胀形模型中速度场的差异性及其在预测构形和应变分布方面的影响。板材在遵循转动率连续理论时将胀形成单曲率的球面,其速度场满足拉普拉斯方程并始终指向胀形瞬时轮廓的外法线方向。而当速度场不满足该条件时板材将胀形成双曲率的椭球面,据此提出了相应的增量迭代算法。两种模型在预测胀形轮廓方面并无显着区别,而双曲率模型能更好地预测板材的厚向应变分布。但是双曲率模型没有显式解,计算需要数值迭代算法,而单曲率模型的计算方法简便易行,适合在工程中应用。其次,分析了圆盘平面塑性扭转过程中遵循拉普拉斯方程的速度场与应力解析解的差异。基于转动率连续理论相关的E-L变分方程,得到了遵循拉普拉斯方程的速度场和对应的位移场,并给出了不同应变强化材料模型的速度场和位移场的解析解。结果表明,满足拉普拉斯方程的速度场是从静力学应力平衡方程出发得到的非线性应变强化材料的速度场的渐近解,有限元分析结果与理论计算结果十分吻合,并从热动力学和晶体学角度解释了速度场出现差异的原因。再次,基于基本解方法给出了笛卡尔坐标系下速度场遵循拉普拉斯方程时的一般解法,并用其解决了边缘固定的刚塑性薄板在刚性平冲头准静态加载下发生非对称塑性挠曲的一般化问题（包括任意截面形状的冲头vs板材加载组合和多冲头同时加载）。通过求边界条件给定的双连通求解域内满足拉普拉斯方程的解析解,得到了板材上任意一点的挠度和冲头在不同位置加载时所需的冲压力。有限元分析结果与理论计算结果十分吻合,验证了基于转动率连续理论的模型的正确性。最后,以圆盘和圆环镦粗问题中的速度场特点分析为例,讨论了遵循转动率连续理论的材料在塑性变形过程中的运动学许可速度场的唯一性及适用条件。证明了如果圆盘或圆环在镦粗过程中转动率矢量保持连续,则其应变率张量的散度为零,侧面的径向速度场分布均匀,不会出现侧面鼓肚,这种变形状态只在砧面光滑时发生。而当砧面粗糙时,用抛物线型速度场描述侧面的径向速度分布可以很好地预测镦粗过程中的侧面鼓肚。最后分析了侧面鼓肚对圆环镦粗过程中极限载荷的影响。
徐晓东[9]（2020）在《切削过程材料变形粘性行为的研究》文中认为切削作为一个大塑性变形过程,应变率随切削速度的提高而增大,高速切削时甚至能达到105s-1数量级,材料在高应变率下的动态力学性能与准静态下的性能有明显的不同,需要考虑粘性行为对材料塑性变形过程的影响。本文针对切削过程7075-T651铝合金在高应变率下的典型力学行为,从塑性变形的宏观表象与微观机理入手,研究了不同应变率下塑性变形控制机制的转化,分析了铝合金塑性变形过程中应变率对流动应力的影响,揭示了7075铝合金应变率效应的本质与产生机理,明确了塑性变形在高应率下的粘性行为,主要的研究内容如下:1.以Frank-Read位错源为基础,提出以位错密度为内变量的塑性变形微观控制机理的应力应变率演化公式,研究了塑性变形控制微观机理的转变,得到了材料流动应力对应变率的敏感性急剧增加时的临界应变率。2.以位错密度为内变量,耦合切削速度、温度、应变、应变率和应力等参量,构建了描述切削过程的粘性本构方程,得出上述切削参数的变化规律,从微观入手研究了应变率对塑性变形过程的影响。并通过切削速度与硬度的相互依赖关系,推出了应变率与流动应力的理论模型,为铝合金应变率效应现象的验证提供了理论支撑。3.塑性变形粘性行为的验证分析。通过正交切削试验,研究了应变率变化对切屑形态、切屑塑脆转变、切屑硬度的影响规律,并基于材料强度与硬度的相互依存关系,通过测量切屑绝热剪切带和基体等部位的维氏硬度,验证了铝合金的应变率效应现象,明确了高应变率下材料塑性变形的宏观粘性行为。4.应变率对材料塑性变形控制机理的影响。通过霍普金森（SHPB）压杆试验,研究了 7075-T651铝合金材料在宽应变率范围内的应力应变曲线,分析材料应变率敏感性的变化规律,验证了高应变率下材料塑性变形的粘性行为。5.切削过程塑性变形粘性行为的有限元分析与证实,通过有限元分析与计算,得到不同切削速度下塑性变形的应力值,研究铝合金的应变率效应现象。
黄春阳[10]（2020）在《密排六方（HCP）结构金属材料孪晶的成核与扩展的晶体塑性模型研究》文中研究指明金属材料在使用或加工过程中的变形主要可分为弹性变形与塑性变形,由于其塑性变形更能影响金属材料的力学性能,因此探讨金属材料塑性变形机制有着十分重要的意义。本文以传统的晶体塑性理论为基础,通过一种新的增量变形梯度FΔt的分解以及孪生过程中旋转矩阵RⅡΔt和应变张量SⅡβ的刻画,来直接描述密排六方（Hexagonal Close-Packed,HCP）结构在孪生过程中晶体取向结构的演化,并提出相应的率相关Hadamard嵌入式晶界模型,以此为基础,开发了新型晶体塑性有限元程序,通过数值计算,系统的研究了 HCP材料单晶、双晶和多晶孪晶的成核与扩展。主要工作与结论如下:首先,通过增量变形梯度FΔt以及孪生过程中旋转矩阵RⅡΔt和应变张量SⅡβ来构建一种新的晶体塑性力学模型,开发了新型晶体塑性有限元程序。将孪晶的扩展分为伸长与旋转两个部分,用伸长部分来描述孪晶过程中产生的切变塑性变形,用应变张量SⅡβ表示,用旋转部分来描述第一不畸变面的转动过程,用旋转矩阵RⅡΔt表示。与传统晶体塑性力学模型相比,本文的计算模型中每个单元与晶格相对应,可实现对孪晶过程中晶格参数演化的追踪,从而预测孪晶成核与扩展的全过程。其次,应用已开发的新型晶体塑性有限元程序,通过模拟沿三个不同的方向（Case A<0001>、Case B<1210>、Case C<1010>）镁单晶的压缩过程,研究了孪晶的成核与扩展行为,并与1968年Kelley和Hosford、2015年Basu和Al-Samman以及2013年Bian和Shin的实验结果进行比较。结果表明,在晶粒大小尺度下模拟结果（不考虑二次孪晶）与实验结果吻合较好。Case A、Case B、Case C的应力-应变曲线和孪晶体积演化与Kelley和Hosford的实验结果一致;在孪晶尺寸、孪晶带形状、十字交叉孪晶构形等方面,模拟得到的十字交叉孪晶与实验结果（Basu和Al-Samman,2015;Bian和Shin,2013）相比均十分相似。本文的模拟还表明,孪晶的扩展具有时间效应,即孪晶的扩展时间越长,主孪晶变体占优（与其他变体存在竞争关系）,孪晶的图案越清晰,主孪晶带附近的其他孪晶变体越少。再次,为研究双晶或者多晶材料中孪晶的成核与扩展及塑性变形模式,提出一种新的连续晶界模型—率相关的Hadamard嵌入式晶界模型。该模型通过晶界的跃迁变形梯度及晶界相邻两侧晶粒滑移系来确定晶界晶格参数。结合新的晶界模型和晶体塑性力学模型,首先将模拟结果与传统晶体塑性单晶计算结果相对比,确认本文提出晶界模型在忽略晶界的情况下可退化到同样的结果;其次模拟了晶粒取向差为g=2°、5°、15°、30°、60°和90°双晶铝A1的单轴拉伸,结果表明:双晶的取向差越大,晶粒中滑移开动所需要的能量越大;随着取向差的增加,宏观屈服应力变大,晶界等效杨氏模量会先增加后减小;再次运用该模型来预测多晶镁和不同晶粒取向差下双晶镁的孪晶成核与扩展,并分别与分子动力学模拟结果和电子背散射衍射（Electron Backscattered Diffraction,EBSD）实验结果对比,表明孪晶首先出现在晶界处,相邻晶粒取向差越大,孪晶越容易向其方向扩展。最后,对密排六方（HCP）结构中镁的孪晶形核的判定准则和成核应力函数（Nucleation Critical Resolved Shear Stress,NCRSS）进行研究,依据应力状态、拉伸孪晶或压缩孪晶的定义以及两者相结合,提出了应力成核准则、截距成核准则和混合成核准则;同时依据实验现象提出孪晶的成核应力函数（NCRSS演化规律）,如常数（作为参考）、线性函数以及指数函数等。通过数值计算分析表明成核准则可直接影响孪晶的模式与孪晶变体;成核函数（NCRSS演化规律）则直接影响孪晶扩展。
二、有限塑性应变与应变率及其在晶体塑性中的表示（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、有限塑性应变与应变率及其在晶体塑性中的表示（论文提纲范文）
（1）考虑应变率效应的高熵合金多尺度晶体塑性模型（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题意义及背景 |
| 1.2 高熵合金研究概述 |
| 1.2.1 高熵合金的应用 |
| 1.2.2 高熵合金室温应变率敏感性研究概述 |
| 1.2.3 高熵合金剪切加载研究概述 |
| 1.3 晶体塑性有限元模型研究概述 |
| 1.3.1 孪生晶体塑性理论的建立与发展 |
| 1.3.2 孪生晶体取向模型的建立与发展 |
| 1.4 本文的研究工作 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究目标 |
| 第2章 实验方法及内容 |
| 2.1 合金的选择与制备 |
| 2.2 宏观力学性能测试方法 |
| 2.2.1 帽形试样剪切测试方法 |
| 2.2.2 室温静态力学测试方法 |
| 2.2.3 室温动态力学测试方法 |
| 2.3 微观结构组织表征方法 |
| 2.3.1 背散射电子显微镜(EBSD)分析 |
| 2.3.2 透射电子显微镜(TEM)分析 |
| 第3章 高速剪切加载下CoCrFeNi高熵合金力学行为、微观机制实验结果及讨论 |
| 3.1 合金在动静态剪切加载下力学性能研究 |
| 3.2 合金在动静态剪切加载下微观结构表征 |
| 3.2.1 背散射电子显微镜(EBSD)表征结果及分析 |
| 3.2.2 透射电子显微镜(TEM)表征结果及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 考虑应变率效应的高熵合金多尺度晶体塑性本构理论 |
| 4.1 运动学与动力学 |
| 4.1.1 变形梯度 |
| 4.1.2 变形模型 |
| 4.1.3 应力度量 |
| 4.1.4 小弹性应变假设理论 |
| 4.2 现象学晶体塑性模型 |
| 4.2.1 率相关流动模型 |
| 4.2.2 基于位错密度的滑移孪生强化规律 |
| 4.3 适用于高应变率的热激活晶体塑性模型 |
| 4.3.1 具有物理含义的流动模型 |
| 4.3.2 适用于高应变率的滑移孪生强化规律 |
| 4.3.3 高应变率加载下内部状态变量的演化 |
| 4.4 多晶体塑性均匀化方法 |
| 4.5 滑移和孪晶造成的晶体取向数据变化 |
| 4.5.1 滑移驱动晶格旋转 |
| 4.5.2 孪生驱动晶格旋转 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 晶体塑性有限元模型验证及高熵合金数值模拟研究 |
| 5.1 晶体塑性有限元模型的数值实现 |
| 5.2 现象学晶体塑性有限元模型验证与应用分析 |
| 5.2.1 现象学晶体塑性有限元模型验证 |
| 5.2.2 现象学晶体塑性有限元模型的应用 |
| 5.3 CoCrFeNi高熵合金在热激活晶体塑性模型中的剪切模拟 |
| 5.3.1 有限元结构建模过程 |
| 5.3.2 加载过程 |
| 5.3.3 模型参数 |
| 5.3.4 热激活晶体塑性本构模型模拟结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 全文总结与工作展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A 有效平均自由程系数推导过程 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）动态预压缩对CoCrFeNiMn高熵合金微尺度压入硬度的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 高熵合金的设计理念 |
| 1.1.1 高熵合金的定义 |
| 1.1.2 高熵合金的特性 |
| 1.2 高熵合金的发展概况 |
| 1.3 高熵合金的性能及应用 |
| 1.3.1 高熵合金的性能 |
| 1.3.2 高熵合金的应用 |
| 1.4 本文的研究意义及主要研究内容 |
| 1.4.1 本文的研究意义 |
| 1.4.2 本文的主要研究内容 |
| 第2章 样品制备及研究方法 |
| 2.1 样品的制备 |
| 2.2 微观结构表征分析 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.2.2 X射线能谱分析(EDS)分析 |
| 2.2.3 电子背散射衍射(EBSD)分析 |
| 2.2.4 纳米压痕仪分析 |
| 2.3 力学性能的测试 |
| 2.3.1 室温准静态压缩试验 |
| 2.3.2 室温动态压缩试验 |
| 2.3.3 高温动态压缩试验 |
| 第3章 CoCrFeNiMn高熵合金的动态力学特性 |
| 3.1 材料的微观组织 |
| 3.2 压缩试验下的力学行为 |
| 3.2.1 压缩力学行为 |
| 3.2.2 应变率敏感性 |
| 3.3 本构方程的建立 |
| 3.4 电子背散射衍射分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 宏观预压缩对CoCrFeNiMn高熵合金微尺度压入硬度的影响 |
| 4.1 压入硬度的理论模型 |
| 4.1.1 应变梯度塑性理论与材料长度尺度参数 |
| 4.1.2 微压入硬度模型的建立 |
| 4.2 CoCrFeNiMn高熵合金微尺度压入试验 |
| 4.2.1 纳米压入测试原理及方法 |
| 4.2.2 Berkovich压头的压入测试与分析 |
| 4.2.3 试验结果与理论模型对比分析 |
| 4.3 预压缩对CoCrFeNiMn高熵合金微尺度压入硬度的影响 |
| 4.3.1 室温预压缩对压入硬度的影响 |
| 4.3.2 高温预压缩对压入硬度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）基于介观塑性变形机理的金属板材后继各向异性行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展与现状 |
| 1.2.1 高强合金及复合板材成形研究进展及现状 |
| 1.2.2 塑性变形的理论研究层次 |
| 1.2.3 宏观唯象与介观物理本构模型 |
| 1.2.4 介观塑性本构研究进展及现状 |
| 1.2.5 晶体塑性有限元的应用进展及现状 |
| 1.2.6 各向异性及后继各向异性行为的研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 1.3.1 问题的提出 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第2章 板材的多尺度实验表征及介观本构模型的构建 |
| 2.1 金属及金属基复合板材的多尺度实验概述 |
| 2.2 高强合金的多尺度实验表征 |
| 2.2.1 高强合金的宏观实验表征 |
| 2.2.2 高强合金的介观实验表征 |
| 2.2.3 高强合金的微观实验表征 |
| 2.3 碳纳米管增强铝基复合板材的多尺度实验表征 |
| 2.3.1 复合板材的宏观实验表征 |
| 2.3.2 复合板材的介观实验表征 |
| 2.4 介观塑性本构理论概述 |
| 2.5 晶体塑性本构模型的构建 |
| 2.5.1 位错和塑性变形 |
| 2.5.2 单晶体本构方程 |
| 2.5.3 流动准则及率相关硬化方程 |
| 2.6 晶体塑性本构模型的有限元实现 |
| 2.6.1 应力积分方案 |
| 2.6.2 单晶UMAT的建立与调用 |
| 2.7 应变梯度塑性本构模型的构建及有限元实现 |
| 2.7.1 Taylor位错密度方程 |
| 2.7.2 流动方程及等效应变梯度 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 板材的介观有限元建模及参数标定 |
| 3.1 介观有限元几何建模概述 |
| 3.1.1 多晶均匀化计算方法 |
| 3.1.2 多晶有限元几何建模方法 |
| 3.1.3 两种高强合金的晶粒分析 |
| 3.1.4 金属基复合板材的晶粒分析 |
| 3.2 基于Voronoi算法的铝合金介观有限元建模 |
| 3.2.1 Voronoi算法的基本概念 |
| 3.2.2 Voronoi多晶模型类型及建模现状 |
| 3.2.3 基于Python脚本的二次开发参数化建模 |
| 3.2.4 多晶模型的边界条件施加及后处理方法 |
| 3.3 Voronoi模型的敏感度分析 |
| 3.3.1 不同随机取向 |
| 3.3.2 RVE晶粒的分布 |
| 3.3.3 晶粒不规则度 |
| 3.3.4 网格密度 |
| 3.4 铝合金晶体塑性参数的标定 |
| 3.4.1 不同晶体塑性参数的影响 |
| 3.4.2 铝合金晶体塑性参数的标定 |
| 3.5 双相钢介观有限元建模及参数标定 |
| 3.5.1 基于EBSD图像的介观有限元模型 |
| 3.5.2 纳米压痕有限元模型的建立 |
| 3.5.3 基于纳米压痕的参数反演 |
| 3.6 复合板材介观有限元建模及参数标定 |
| 3.6.1 考虑基体与增强相区分的介观建模 |
| 3.6.2 基体有限元模型的参数标定 |
| 3.6.3 不同应变梯度塑性参数的影响 |
| 3.6.4 复合板材有限元模型的参数标定 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高强合金的后继各向异性行为研究 |
| 4.1 高强铝合金后继力学行为分析 |
| 4.1.1 后继塑性变形概述 |
| 4.1.2 铝合金不同预变形的后继塑性变形仿真 |
| 4.1.3 铝合金不同后继塑性变形程度的仿真 |
| 4.1.4 铝合金后继塑性变形对比分析 |
| 4.2 单轴预变形的后继各向异性分析 |
| 4.2.1 铝合金初始屈服面的构建 |
| 4.2.2 铝合金后继屈服面的构建 |
| 4.2.3 本构参数对后继各向异性的影响 |
| 4.2.4 屈服定义对后继各向异性的影响 |
| 4.2.5 预变形量对后继各向异性的影响 |
| 4.3 组合预变形的后继各向异性分析 |
| 4.3.1 组合预变形屈服定义对后继各向异性的影响 |
| 4.3.2 组合预变形量对后继各向异性的影响 |
| 4.3.3 组合预变形演化对后继各向异性的影响 |
| 4.4 铝合金后继塑性变形织构的演化 |
| 4.5 基于双相钢微结构的后继各向异性分析 |
| 4.5.1 基于微结构的RVE模型及力学行为分析 |
| 4.5.2 双相钢屈服面的构建 |
| 4.5.3 微结构对后继各向异性的影响 |
| 4.6 基于马氏体体积分数的双相钢后继各向异性分析 |
| 4.6.1 RVE的建立及力学行为分析 |
| 4.6.2 体积分数对后继各向异性的影响 |
| 4.7 基于马氏体分布类型的双相钢后继各向异性分析 |
| 4.7.1 RVE的建立及力学行为分析 |
| 4.7.2 分布类型对后继各向异性的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 金属基复合板材的后继各向异性行为研究 |
| 5.1 CNT/Al复合板材研究概述 |
| 5.2 基于CNT/Al工艺条件的后继各向异性分析 |
| 5.2.1 RVE的建立及力学行为分析 |
| 5.2.2 工艺条件的后继各向异性分析 |
| 5.3 基于增强相厚度的后继各向异性分析 |
| 5.3.1 RVE的建立及力学行为分析 |
| 5.3.2 增强相厚度的后继各向异性分析 |
| 5.4 基于晶粒拓扑形貌的后继各向异性分析 |
| 5.4.1 RVE的建立及力学行为分析 |
| 5.4.2 晶粒拓扑形貌的后继各向异性分析 |
| 5.5 基于晶粒梯度的后继各向异性分析 |
| 5.5.1 RVE的建立及力学行为分析 |
| 5.5.2 晶粒梯度的后继各向异性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）搓捻成形晶体塑性有限元模拟与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 晶体塑性有限元的发展 |
| 1.2.1 有限元思想 |
| 1.2.2 晶体塑性理论的起源与发展 |
| 1.2.3 晶体塑性有限元发展现状 |
| 1.2.4 晶体塑性研究空间尺度 |
| 1.3 晶体塑性有限元模拟的实现 |
| 1.4 选题的目的与意义 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第2章 晶体学理论及多晶模型建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 晶体学理论 |
| 2.2.1 纯铝材料基本信息 |
| 2.2.2 晶体取向与晶体学织构 |
| 2.2.3 有限变形运动学 |
| 2.2.4 晶体塑性运动学 |
| 2.2.5 晶体塑性本构模型 |
| 2.3 基于Voronoi图建立晶体模型 |
| 2.3.1 Voronoi图基本原理 |
| 2.3.2 粗糙模型的建立 |
| 2.3.3 光滑模型的建立 |
| 2.4 晶粒初始取向的设置 |
| 2.5 织构分析 |
| 2.6章末小结 |
| 第3章 简单加载条件下晶体塑性有限元模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料参数的确定 |
| 3.3 晶体塑性单轴拉伸模拟 |
| 3.3.1 拉伸模型的建立 |
| 3.3.2 应力应变分析 |
| 3.3.3 拉伸织构分析 |
| 3.4 晶体塑性单轴压缩模拟 |
| 3.4.1 压缩模型的建立 |
| 3.4.2 滑移系统当强度分析 |
| 3.4.3 滑移系统的剪切应变率 |
| 3.4.4 压缩织构分析 |
| 3.5 晶体塑性轧制模拟 |
| 3.5.1 轧制模型的建立 |
| 3.5.2 滑移系统的剪切应力 |
| 3.5.3 滑移系统的总累积剪切应变率分布 |
| 3.5.4 轧制织构分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 搓捻成形晶体塑性有限元模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 搓捻成形过程 |
| 4.2.1 模具在水平方向的移动 |
| 4.2.2 模具在竖直方向上的运动 |
| 4.2.3 工件截面形状的改变 |
| 4.3 搓捻成形晶体塑性有限元分析 |
| 4.3.1 金属流动性分析 |
| 4.3.2 应力应变分布 |
| 4.3.3 滑移系统分析 |
| 4.3.4 极图分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料 |
| 5.3 实验设备 |
| 5.3.1 实验轧机 |
| 5.3.2 电子万能试验机 |
| 5.3.3 搓捻装置 |
| 5.3.4 EBSD系统 |
| 5.4 实验方法 |
| 5.4.1 拉伸实验 |
| 5.4.2 搓捻实验 |
| 5.4.3 电子背散射实验 |
| 5.4.4 轧制试验 |
| 5.5 EBSD实验结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（5）ME20M镁合金强度差效应的应变率和温度相关性的测试与表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 稀土镁合金简介 |
| 1.2.1 稀土镁合金及其晶体结构 |
| 1.2.2 稀土镁合金的滑移和孪生 |
| 1.3 稀土镁合金的力学行为与塑性变形机制 |
| 1.3.1 稀土镁合金的力学行为 |
| 1.3.2 稀土镁合金的塑性变形机制 |
| 1.4 镁合金的强度差效应 |
| 1.5 镁合金力学行为的表征 |
| 1.5.1 宏观本构模型 |
| 1.5.2 晶体塑性模型 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 ME20M镁合金的拉伸力学行为 |
| 2.1 试件材料与拉伸实验技术 |
| 2.1.1 试件材料与试件取样方向和尺寸 |
| 2.1.2 拉伸实验技术简介 |
| 2.2 室温下ME20M镁合金拉伸力学行为的各向异性 |
| 2.3 ME20M镁合金在不同温度和应变率下的拉伸力学行为 |
| 2.3.1 ME20M镁合金单向拉伸应力-应变响应 |
| 2.3.2 ME20M镁合金的拉伸塑性变形机制 |
| 2.3.3 ME20M镁合金的拉伸断裂机制 |
| 2.4 ME20M镁合金拉伸力学行为的宏观表征 |
| 2.4.1 组合的Zerilli-Armstrong本构模型 |
| 2.4.2 ME20M镁合金拉伸塑性变形行为的本构表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 ME20M镁合金的压缩力学行为 |
| 3.1 压缩试件与压缩实验技术 |
| 3.1.1 压缩试件取样方向和尺寸 |
| 3.1.2 压缩实验技术简介 |
| 3.2 室温下ME20M镁合金压缩力学行为的各向异性 |
| 3.3 ME20M镁合金在不同温度和应变率下的压缩力学行为 |
| 3.3.1 ME20M镁合金单向压缩应力-应变响应 |
| 3.3.2 ME20M镁合金的压缩塑性变形机制 |
| 3.4 ME20M镁合金压缩力学行为的宏观表征 |
| 3.4.1 修正的Johnson-Cook本构模型 |
| 3.4.2 ME20M镁合金压缩塑性变形行为的本构表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 ME20M镁合金的强度差效应 |
| 4.1 ME20M镁合金室温强度差效应的各向异性 |
| 4.2 ME20M镁合金不同温度和应变率下的强度差效应 |
| 4.3 ME20M镁合金强度差效应的塑性变形机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 ME20M镁合金单向拉伸与压缩行为的VPSC模拟 |
| 5.1 VPSC数值模拟简介 |
| 5.1.1 变形运动学 |
| 5.1.2 粘塑性自洽模型 |
| 5.1.3 硬化模型与孪生模型 |
| 5.2 ME20M镁合金VPSC模型参数的确定 |
| 5.3 ME20M镁合金的VPSC模拟结果 |
| 5.3.1 VPSC模拟的应力-应变响应与实验结果的比较 |
| 5.3.2 VPSC模拟的极图与实验结果的比较 |
| 5.3.3 ME20M镁合金拉伸与压缩织构演化的VPSC模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间所取得的学术成果 |
（6）S32760双相不锈钢锯齿形切屑形成过程塑性变形行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究的目的及意义 |
| 1.2 锯齿形切屑塑性变形研究现状 |
| 1.3 锯齿形切屑形成机理研究现状 |
| 1.3.1 绝热剪切理论 |
| 1.3.2 周期性断裂理论 |
| 1.4 切削过程有限元仿真研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 切削过程中切屑塑性变形微观机理 |
| 2.1 位错动力学理论基础 |
| 2.1.1 位错的滑移与攀移 |
| 2.1.2 位错的增殖 |
| 2.2 基于位错理论的塑性变形微观动力学模型 |
| 2.3 基于位错理论的切屑塑性变形机理 |
| 2.3.1 切削过程中切屑形成的微观机理 |
| 2.3.2 切削过程中切屑塑性变形控制机理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 S32760高温动态力学性能研究 |
| 3.1 实验材料 |
| 3.2 常温准静态力学性能分析 |
| 3.2.1 试样制备及试验设备 |
| 3.2.2 实验结果及分析 |
| 3.3 高温动态力学性能分析 |
| 3.3.1 分离式霍普金森压杆系统及测试原理 |
| 3.3.2 试样制备及试验设备 |
| 3.3.3 实验结果及分析 |
| 3.4 S32760热粘塑性动态本构模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 S32760锯齿形切屑绝热剪切变形研究 |
| 4.1 切削试验 |
| 4.1.1 试验条件及方案 |
| 4.1.2 试验结果及分析 |
| 4.2 切削参数对切屑形貌的影响 |
| 4.2.1 锯齿化程度 |
| 4.2.2 锯齿化频率 |
| 4.3 锯齿形切屑绝热剪切变形研究 |
| 4.3.1 锯齿形切屑显微组织特征 |
| 4.3.2 绝热剪切演化过程 |
| 4.4 绝热剪切带中应变、应变率及温度计算模型 |
| 4.4.1 绝热剪切带内剪切应变和剪切应变率计算模型 |
| 4.4.2 绝热剪切带内温度计算模型 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 S32760锯齿形切屑形成过程有限元仿真分析 |
| 5.1 切削仿真计算过程 |
| 5.2 切削方式及接触模型 |
| 5.2.1 切削方式的确定 |
| 5.2.2 材料动态本构模型 |
| 5.2.3 材料断裂以及切屑分离准则 |
| 5.2.4 刀-屑摩擦模型 |
| 5.3 切削仿真有限元模型 |
| 5.3.1 切削仿真模型的建立 |
| 5.3.2 切削仿真模型准确性验证 |
| 5.4 锯齿形切屑形成过程有限元仿真与分析 |
| 5.4.1 锯齿形切屑形成过程中切削力动态变化特征 |
| 5.4.2 锯齿形切屑形成过程中切削温度动态变化特征 |
| 5.4.3 锯齿形切屑形成过程周期性分析 |
| 5.5 S32760锯齿形切屑形成机理分析 |
| 5.5.1 绝热剪切带中的剪应力、剪应变及温度变化特性 |
| 5.5.2 锯齿形切屑形成机理 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 |
| 致谢 |
（7）聚合物在压痕表征中尺寸效应的产生机理及力学模型（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究目的和意义 |
| 1.2 聚合物压痕尺寸效应研究现状 |
| 1.2.1 Lam和Chong的硬度模型 |
| 1.2.2 Han和Nikolov的硬度模型 |
| 1.2.3 Voyiadjis等人的硬度模型 |
| 1.2.4 影响压痕尺寸效应的其他因素 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 压痕表征的基本原理及其尺寸效应的来源分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压痕硬度测试方法的发展 |
| 2.2.1 硬度的早期研究 |
| 2.2.2 赫兹接触理论及压痕硬度的数值定义 |
| 2.2.3 宏微观压痕硬度 |
| 2.3 纳米压痕:Oliver-Pharr方法 |
| 2.3.1 压痕模量测试的基本原理 |
| 2.3.2 纳米压痕中的有效弹性接触 |
| 2.4 聚合物压痕尺寸效应的来源分析 |
| 2.4.1 聚合物压痕尺寸效应 |
| 2.4.2 聚合物接触尺寸效应 |
| 2.4.3 尺寸效应的来源分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于偶应力弹性的赫兹接触中尺寸效应的产生机理及模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 修正偶应力弹性理论 |
| 3.2.1 基本方程 |
| 3.2.2 柱坐标系下的基本方程 |
| 3.3 基于偶应力弹性的赫兹接触弹性场 |
| 3.3.1 赫兹接触的线弹性位移场和应变/应力场 |
| 3.3.2 赫兹接触的旋转梯度场和偶应力场 |
| 3.3.3 偶应力场的旋度及其平衡条件验证 |
| 3.3.4 面力与面力偶 |
| 3.4 接触尺寸效应诠释 |
| 3.4.1 赫兹接触的旋转梯度能 |
| 3.4.2 接触尺寸效应模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 聚合物压痕表征中尺寸效应的偶应力弹性模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 压痕模量和压痕硬度的尺寸效应模型 |
| 4.2.1 模型的构建 |
| 4.2.2 与Han-Nikolov模型的比较 |
| 4.3 模型的有效性 |
| 4.3.1 模型对压痕尺寸效应的表征结果 |
| 4.3.2 分子结构对压痕尺寸效应的影响 |
| 4.3.3 对模型有效性的讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 聚合物压痕表征中尺寸效应的剪切转变塑性模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 压痕硬度的塑性尺寸效应模型 |
| 5.2.1 非晶态聚合物剪切转变塑性本构方程 |
| 5.2.2 Voyiadjis等人的硬度模型 |
| 5.2.3 一个改进的硬度模型 |
| 5.3 模型的有效性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 聚合物压痕表征中尺寸效应的分子模拟研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 压痕尺寸效应的分子力学研究 |
| 6.2.1 建模与计算 |
| 6.2.2 结果与讨论 |
| 6.3 压痕尺寸效应的分子动力学研究 |
| 6.3.1 建模和计算 |
| 6.3.2 结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）基于转动率连续理论的塑性变形速度场问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 塑性变形问题中的速度场研究现状 |
| 1.2.1 塑性变形问题中有关速度场的理论 |
| 1.2.2 塑性变形问题中常用的速度场求解方法 |
| 1.2.3 几种典型塑性变形问题的速度场特征 |
| 1.3 刚塑性体塑性变形理论研究现状 |
| 1.3.1 经典滑移线理论 |
| 1.3.2 上限法理论 |
| 1.3.3 理想塑性变形理论 |
| 1.4 刚塑性体转动率连续理论研究现状 |
| 1.4.1 转动率连续理论与经典滑移线理论的联系 |
| 1.4.2 转动率连续理论与流函数理论的区别 |
| 1.4.3 基于转动率连续理论的Euler-Lagrange变分方程 |
| 1.5 本课题研究意义及主要研究内容 |
| 第2章 转动率连续理论及其对应的速度场特点 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 刚塑性体转动率连续理论 |
| 2.2.1 转动率连续理论的提出 |
| 2.2.2 转动率连续理论的实验依据 |
| 2.3 转动率连续理论与经典刚塑性理论的异同点 |
| 2.3.1 与经典滑移线理论的异同点 |
| 2.3.2 与理想塑性变形理论的异同点 |
| 2.4 基于转动率连续理论的Euler-Lagrange变分方程 |
| 2.4.1 Euler-Lagrange变分方程的建立 |
| 2.4.2 与上限法的关系 |
| 2.5 材料遵循转动率连续理论时速度矢量场的可能形式 |
| 2.5.1 应变率张量散度为零时速度场需满足的条件 |
| 2.5.2 速度矢量场遵循拉普拉斯方程时需满足的条件 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 板材胀形速度场的解析与数值分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于转动率连续理论的板材单曲率胀形模型 |
| 3.2.1 基于转动率连续理论的板材胀形速度场特点 |
| 3.2.2 板材单曲率胀形应力应变与几何构形结果 |
| 3.3 板材双曲率胀形数值分析模型 |
| 3.3.1 板材双曲率胀形模型 |
| 3.3.2 数值迭代算法及结果 |
| 3.4 数值计算解与基于转动率连续理论的解对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 圆盘塑性扭转速度场与应力解析分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于转动率连续理论的圆盘塑性扭转模型 |
| 4.3 圆盘塑性扭转问题一般解析模型 |
| 4.3.1 线性应变强化材料 |
| 4.3.2 无饱和应力的幂指数应变强化材料(Ludwig模型) |
| 4.3.3 有饱和应力的指数应变强化材料(Voce-Palm模型) |
| 4.4 基于转动率连续理论的解与应力解析解的差异分析 |
| 4.4.1 不同应变强化材料的环向速度分布 |
| 4.4.2 不同应变强化材料的环向位移分布 |
| 4.4.3 有限元分析结果验证 |
| 4.4.4 不同应变强化材料解的曲线产生差异的内在原因 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 遵循拉普拉斯方程的板材非对称塑性挠曲速度场及基本解方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于转动率连续理论的板材非对称塑性挠曲模型 |
| 5.2.1 板材非对称塑性挠曲的应力与应变分析 |
| 5.2.2 基本解方法 |
| 5.2.3 理论结果分析 |
| 5.3 板材塑性挠曲有限元分析模型 |
| 5.3.1 有限元分析模型 |
| 5.3.2 有限元分析结果 |
| 5.3.3 有限元分析结果与理论分析结果的对比 |
| 5.4 板材非对称塑性挠曲的一般化模型 |
| 5.4.1 任意截面冲头和板材加载组合与多冲头同时加载 |
| 5.4.2 结果对比与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 转动率连续理论中运动学许可速度场的唯一性及适用条件 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 转动率连续理论中的运动学许可速度场及限制条件 |
| 6.3 圆盘与圆环镦粗的运动许可速度场和极限载荷估计 |
| 6.4 遵循转动率连续理论时圆盘与圆环镦粗的速度场特点 |
| 6.4.1 圆环镦粗问题 |
| 6.4.2 圆盘镦粗问题 |
| 6.5 有无侧鼓的圆环镦粗结果比较与讨论 |
| 6.5.1 侧面鼓肚对圆环镦粗过程的影响 |
| 6.5.2 转动率连续理论的判定及适用范围 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A 正交曲线坐标系下应变率张量不变量泛函的导数 |
| 附录 B 正交曲线坐标系下应变率张量散度为零时的偏微分方程 |
| 附录 C 正交曲线坐标系下应力张量散度为零时的偏微分方程 |
| 附录 D 正交曲线坐标系下拉普拉斯算符的表达式 |
| 附录 E 椭圆截面冲头VS.板材加载组合的载荷力计算 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）切削过程材料变形粘性行为的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究的目的和意义 |
| 1.2 应变率及应变率效应的研究现状 |
| 1.3 切削过程高应变率下的本构模型研究 |
| 1.4 以位错为基础的材料力学行为 |
| 1.5 锯齿形切屑形成机理的研究 |
| 1.5.1 锯齿形切屑形成机理的两大理论体系 |
| 1.5.2 绝热剪切理论 |
| 1.5.3 周期性断裂理论 |
| 1.6 存在问题与研究内容 |
| 1.6.1 存在问题 |
| 1.6.2 本文研究内容 |
| 第2章 切削过程材料变形的位错运动与宏观粘性行为 |
| 2.1 切削过程塑性变形微观控制机理的转变 |
| 2.1.1 不同应变率下控制机理的转变 |
| 2.1.2 塑性变形微观动力学模型 |
| 2.1.3 塑性变形微观控制机理转变方程推导 |
| 2.2 切削过程微观位错运动模型 |
| 2.2.1 以位错密度为内变量的本构方程 |
| 2.2.2 切削过程塑性变形模型 |
| 2.2.3 应变率与应力的关系 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 材料塑性变形的应变率效应与表征 |
| 3.1 不同应变率下材料应变率敏感系数模型 |
| 3.2 铝合金动态性能压缩试验 |
| 3.2.1 分离式霍普金森压杆简介 |
| 3.2.2 试验方案 |
| 3.3 铝合金动态压缩试验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 应变率对切削过程塑性变形的影响 |
| 4.1 试验设计 |
| 4.2 铝合金应变率效应的验证 |
| 4.2.1 切屑硬度变化规律 |
| 4.2.2 基于硬度的应变率效应研究 |
| 4.3 切屑塑脆转变的内在机理 |
| 4.3.1 切屑的宏观表象与塑脆转变分析 |
| 4.3.2 切屑的微观表象与塑脆转变分析 |
| 4.4 应变率效应的内在机理 |
| 4.4.1 锯齿化程度变化规律 |
| 4.4.2 切屑微观金相的分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 铝合金正交切削有限元分析 |
| 5.1 二维正交切削有限元模型的构建 |
| 5.1.1 二维切削模型的构建 |
| 5.1.2 材料参数的设定 |
| 5.2 仿真结果分析 |
| 5.2.1 应变率效应的仿真验证 |
| 5.3 本章小节 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果和参加的科研项目 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）密排六方（HCP）结构金属材料孪晶的成核与扩展的晶体塑性模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 晶体学基本知识 |
| 1.2.1 晶体结构 |
| 1.2.2 坐标转换 |
| 1.3 金属材料塑性变形机制 |
| 1.3.1 滑移机制 |
| 1.3.2 孪晶机制 |
| 1.3.3 密排六方结构中滑移与孪晶的相互影响 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 传统晶体塑性模型简介 |
| 1.6 本文研究内容与方法 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 研究方法 |
| 1.7 本文的主要创新点 |
| 2 孪晶成核与扩展的晶体塑性模型 |
| 2.1 变形梯度F的一般分解 |
| 2.2 针对孪生过程变形梯度F的分解 |
| 2.3 考虑孪晶的率相关晶体塑性模型 |
| 2.3.1 速度梯度L的分解 |
| 2.3.2 剪切应力的计算 |
| 2.3.3 Drucker稳定性分析 |
| 2.3.4 柯西应力σ计算 |
| 2.3.5 剪切应力率计算 |
| 2.3.6 孪晶面剪切应变的大小与极性 |
| 2.3.7 无扩散旋转过程的描述 |
| 2.3.8 无扩散旋转前后的模型设置 |
| 2.4 变体β的晶格参数更新 |
| 2.4.1 旋转中晶格向量的更新 |
| 2.4.2 旋转前施密特因子的更新 |
| 2.4.3 旋转中施密特因子的更新 |
| 2.4.4 旋转后施密特因子的更新 |
| 2.5 总结 |
| 3 镁单晶的孪晶成核与扩展研究 |
| 3.1 晶体塑性力学模型的有限元实现 |
| 3.2 模拟结果 |
| 3.3 孪晶扩展的时长效应 |
| 3.4 总结 |
| 4 率相关的HADAMARD嵌入式晶体塑性晶界模型研究 |
| 4.1 晶界模型 |
| 4.1.1 嵌入式晶界模型的基本假设 |
| 4.1.2 晶界滑移系的构建 |
| 4.1.3 晶界塑性应变率 |
| 4.1.4 应力更新算法 |
| 4.2 晶界模型的应用 |
| 4.2.1 晶界模型的验证 |
| 4.2.2 HCP双晶的孪晶成核与扩展 |
| 4.2.3 HCP多晶的孪晶成核与扩展 |
| 4.3 总结 |
| 5 成核准则与成核函数的研究 |
| 5.1 成核准则 |
| 5.1.1 应力成核准则 |
| 5.1.2 截距成核准则 |
| 5.1.3 混合成核准则 |
| 5.2 成核函数 |
| 5.3 考虑成核准则与成核函数的有限元计算模拟 |
| 5.3.1 应力成核准则下的孪晶的成核与扩展的研究 |
| 5.3.2 截距成核准则下的孪晶的成核与扩展的研究 |
| 5.3.3 混合成核准则下的孪晶的成核与扩展的研究 |
| 5.4 正交表格 |
| 5.5 总结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士期间发表的论文目录 |
| B.学位论文数据集 |
| 致谢 |
四、有限塑性应变与应变率及其在晶体塑性中的表示（论文参考文献）
- [1]考虑应变率效应的高熵合金多尺度晶体塑性模型[D]. 高廷军. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]动态预压缩对CoCrFeNiMn高熵合金微尺度压入硬度的影响[D]. 许海涛. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]基于介观塑性变形机理的金属板材后继各向异性行为研究[D]. 戚嘉铄. 山东大学, 2021(11)
- [4]搓捻成形晶体塑性有限元模拟与实验研究[D]. 张宇恒. 吉林大学, 2021(01)
- [5]ME20M镁合金强度差效应的应变率和温度相关性的测试与表征[D]. 王锦. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]S32760双相不锈钢锯齿形切屑形成过程塑性变形行为研究[D]. 曾瑶瑶. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [7]聚合物在压痕表征中尺寸效应的产生机理及力学模型[D]. 彭超. 哈尔滨工业大学, 2021
- [8]基于转动率连续理论的塑性变形速度场问题研究[D]. 蔡舒鹏. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [9]切削过程材料变形粘性行为的研究[D]. 徐晓东. 山东大学, 2020
- [10]密排六方（HCP）结构金属材料孪晶的成核与扩展的晶体塑性模型研究[D]. 黄春阳. 重庆大学, 2020(02)