基于晶体塑性理论的GH4169合金缺口效应研究

基于晶体塑性本构模型,通过生成宏观试样的代表性体积单元,对单轴拉伸和疲劳试验数据进行拟合以获得满足模拟条件的相关参数,并分析了网格尺寸对模拟结果的影响;采用累积塑性滑移和能量耗散作为指示因子进行疲劳裂纹萌生寿命预测,研究缺口尺寸对疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明:采用所建立的模型获得的含缺口试样的疲劳裂纹萌生寿命在试验获得的疲劳裂纹萌生寿命2倍误差带内,模型具有较好的预测精度;当缺口尺寸较小时,随着缺口尺寸的增加,试样疲劳裂纹萌生寿命显著降低,当缺口尺寸大于临界缺口尺寸时,试样疲劳裂纹萌生寿命几乎不受缺口尺寸影响。

退火过程中均质和异质结构纯铜晶粒的生长

通过相场模型和理想晶粒生长模型,模拟了均质结构及异质结构(梯度结构和双峰结构)纯铜在退火过程中的晶粒生长。结果表明:晶界能垒变化对均质结构晶粒生长速率的影响较小;退火时间大于600 s时,均质结构晶粒的生长速率有一个较大的阶梯性变化;对于异质结构晶粒,晶界能垒越大,晶粒生长越慢;梯度结构中,小晶粒的生长速率最快,中晶粒的次之,大晶粒的最慢,且晶粒尺寸越大,晶界能垒对生长速率的影响越小;双峰结构中,晶界能垒对粗晶生长速率的影响较细晶的大,增加粗晶数目,细晶的生长速率明显降低,粗晶的生长速率增加。

超声表面滚压加工纯钛梯度材料的力学性能反演与有限元分析

对TA2纯钛进行超声表面滚压加工,研究了其截面显微组织和残余应力分布;采用纳米压痕试验测定距表面不同距离处的载荷-压入深度曲线并反演得到应力-应变曲线,将该应力-应变关系作为材料属性,采用有限元方法模拟得到载荷-压入深度曲线,通过与试验曲线进行对比对反演方法进行验证,并且研究了初始屈服应力和应变硬化指数对载荷-压入深度曲线的影响。结果表明:试样表层形成晶粒尺寸逐渐增大的梯度结构,残余压应力随着距表面距离的增加先增大后减小;载荷-压入深度模拟曲线与试验曲线基本一致,最大压入深度的相对误差在8%以内,说明反演方法可靠;随着初始屈服应力和应变硬化指数增大,载荷-压入深度曲线加载段曲率增大,塑性功与总功之比减小,初始刚度变化不明显。

单轴拉伸过程中双相不锈钢局部微观变形行为的细观力学有限元分析

针对双相不锈钢中奥氏体相和铁素体相分别展开了纳米压痕实验,并通过有限元反演得到两相各自的拉伸应力-应变关系,利用Voronoi Tessellation法生成代表性的微结构体积单元,对双相不锈钢的单轴拉伸行为进行了有限元仿真和模拟,研究了双相不锈钢在拉伸过程中的局部应力、应变分布和演化规律.结果表明,利用Voronoi Tessellation法建立单元模型,结合本文通过纳米压痕实验获取的两相力学性能参数,可以很好地模拟双相不锈钢的整体单拉行为,奥氏体比铁素体软,拉伸载荷下双相不锈钢的应变集中在奥氏体中,应力集中在铁素体中;局部应力应变的分布特征与两相分布特征和晶粒形状有关,最大应变值主要集中在奥氏体晶粒狭长且尖锐的区域,而最大应力则主要发生在铁素体晶粒狭长和尖锐的区域;对于奥氏体和铁素体晶粒占比相当的双相不锈钢,其虽然可以具有较为综合的宏观力学性能,但是其微观应力集中的区域和应力最大值相对较大.研究成果为进一步揭示双相不锈钢局部失效机理奠定了基础.

反应釜封头部位大开孔接管应力分析与强度校核

采用有限元软件ABAQUS建立某反应釜封头部位大开孔接管有限元模型进行应力分析,并用线性分析法进行强度校核。结果表明:应力最大值发生在接管与封头外壁面相贯处;设计压力条件下应力均满足强度要求。

宏/微观循环本构模型及其在工程结构中的应用

人类工业文明发展至今,石油化工、核电、航天航空等领域取得了显著的技术进步。在实际服役过程中,诸多复杂关重机械装备往往承受室温或高温循环载荷的作用。因此,对关重装备构件进行结构完整性评估,发展适用而精确的循环本构模型是其中必须且关键的一环。回顾和总结宏观唯象循环本构模型、细观循环本构模型和晶体塑性循环本构模型的发展历史和最新研究进展,针对各类模型的有限元实现方法和结构应用进展进行综述,总结和比较了各种模型在工程应用的优势和不足,并对未来的发展趋势进行展望。