对称拉压循环下金属屈服硬化的各向异性与细观变形转动的不均匀性

考虑金属材料晶体细观塑性变形流动的各向异性性质以及晶体滑移的非线性运动硬化,以Voronoi多晶集合体作为材料的代表性单元(RVE),用晶体塑性模型描述金属材料的细观本构关系,对多晶纯Cu进行了晶粒尺度的对称应变循环细观分析.证实了本文模型和方法可以用于描述多晶金属材料不同应变幅的循环滞回特性,并可以用于估计金属材料在循环加载过程中后继屈服面形状和曲率与预加载方向相关的变化.分析发现:在对称应变循环中,随循环数增加,多晶材料宏观拉伸方向的内部细观应变分量的统计变异系数(COV)不断增加,材料内部晶格的不均匀细观转动也越来越显著.这些结果表明,循环过程中应变分布差异和晶格转动差异逐渐增大,从而导致材料内部微结构越来越不均匀.

ZSGH4169合金细观力学行为的数值模拟

基于晶体塑性本构理论,利用多晶代表性单元从细观尺度研究了ZSGH4169合金在650℃条件下考虑双轴应力状态的循环应力应变行为.计算结果表明:该合金在双轴拉伸应力控制下存在与低周疲劳试验常用的单轴应力状态一致的棘轮效应.对两种应力状态下的结果进行对比发现,在1 150MPa应力单轴循环载荷下初始循环残余应变比双轴应力状态高出3倍,且双轴应力状态下最终循环稳定,残余应变约为1.2%,但在单轴应力状态下是不稳定的.对应力和塑性应变累积不均匀性的分析表明:单轴和双轴拉伸状态下,虽然应力和应变分布的不均匀性都随着循环数的增加而增加,但单轴拉伸状态下平均应力随循环数增加,而双轴拉伸状态下几乎为常数.

多晶镍基合金循环塑性细观本构关系

基于晶体塑性的本构理论,考虑金属材料晶体细观塑性变形流动的各向异性性质及晶体滑移的非线性运动硬化,以Voronoi多晶集合体作为材料的代表性体积单元(RVE),用晶体塑性模拟描述ZSGH4169多晶镍基合金材料的细观本构关系,对ZSGH4169多晶镍基合金进行了晶粒尺度的对称和非对称循环细观分析.通过对称循环数值模拟表明:该模型适合模拟金属材料循环试验中常见的应变硬化现象和Bauschinger效应;通过非对称循环数值模拟表明该模型具有对棘轮效应的描述能力,计算中发现背应力的演化对滑移切应变率有很大的影响,滑移切应变率的数值很大程度取决于背应力演化主导的非线性硬化过程.