有限变形下的后继屈服面演化规律研究

有限变形下的后继屈服面会出现膨胀或收缩,移动和畸变等变形特征。基于塑性变形的滑移机制,建立了适用于有限变形条件下的多晶塑性本构模型。提出了一种混合硬化假设,可以一致描述后继屈服面演化中的等向、运动和畸变硬化以及正或负交叉效应、包氏效应等。预测了2种加工硬化铝合金(Al6061-T6511和annealed1100Al)分别在单轴拉伸和纯扭转下的后继屈服面演化过程,与已有实验结果符合一致。

应力空间和应变空间的后继屈服面演化

屈服面的位置和形状直接影响材料塑性应变的确定。考虑滑移是晶体的主要塑性变形机制,介绍了晶体塑性理论的推广——滑移构元模型,研究了应力空间和应变空间的后继屈服面演化。给出了确定应力空间和应变空间屈服面的数值计算方法,提出一种考虑屈服面畸变变形的混合硬化假设,可以描述应力空间和应变空间后继屈服面的移动和畸变变形。通过计算1100-O铝在纯扭转和拉扭组合加载下(σ11-σ12)空间和(ε11-γ12)的后继屈服面演化,与已有实验结果吻合。研究结果表明,无论是在应力空间还是应变空间,后继屈服面"前凸后扁"的变形特征可基于滑移构元的潜在硬化和包氏效应来描述。

双轴拉伸应力下后继屈服面的演化研究

屈服面的位置和形状直接影响着材料塑性应变的确定。针对双轴拉伸应力下金属材料的塑性行为,以一种弹塑性损伤本构理论为基础,研究了后继屈服面在拉-拉应力空间中的演化。考虑了有限变形效应和耦合硬化效应,给出了屈服面的确定方法,并预测了拉-拉应力空间中的初始屈服面(IYS)和后继屈服面,预测结果显示本文提出的理论模型能一致描述出后继屈服面演化中的前端尖点效应、尾部包氏效应、膨胀/收缩以及移动和畸变。针对两种加工硬化材料(Al 6061-T 6511和Annealed 1100Al)承受轴向拉伸、环向内压、轴向-环向混合比例加载时的后继屈服面,将模型预测的结果与文献中的实验结果进行对比。结果表明,所提模型能较好地预测后继屈服面的演化,并能分析其物理机制,为后继屈服面的演化研究提供了一种可行的方法。