单晶与纳米多晶锡层裂的分子动力学研究

低熔点金属的层裂是目前延性金属动态断裂的基础科学问题之一。采用非平衡态分子动力学方法模拟了冲击压力在13.5~61.0 GPa下单晶和纳米多晶锡的经典层裂和微层裂过程。研究结果表明:在加载阶段,冲击速度不影响单晶模型中的波形演化规律,但影响纳米多晶模型中的波形演化规律,其中经典层裂中晶界滑移是影响应力波前沿宽度的重要因素;在单晶模型中,经典层裂和微层裂中孔洞成核位置位于高势能处;在纳米多晶模型中,经典层裂中的孔洞多在晶界(含三晶界交界处)处成核,并沿晶定向长大,产生沿晶断裂,而微层裂中孔洞在晶界和晶粒内部成核,导致沿晶断裂、晶内断裂和穿晶断裂;孔洞体积分数呈现指数增长,相同冲击速度下单晶和纳米多晶Sn孔洞体积分数变化规律一致;经典层裂中孔洞体积分数曲线的两个转折点分别表示孔洞成核与长大的过渡和材料从损伤到断裂的灾变性转变。

GTN细观损伤模型在铝合金轧制裂边分析中的应用

针对4004铝合金薄板在轧制过程中产生裂边的问题,基于GTN细观损伤模型,采用数值模拟技术对冷轧板成型过程进行模拟计算,分析板材边部区域的应力场及临界空洞体积分数的变化,研究了轧板产生轧制裂边缺陷与下压量的关系,并进行了实验验证.结果表明,GTN细观损伤模型适用于有限元分析轧制裂边的产生;4004铝合金累积道次在50%以上易产生轧制裂边加工缺陷;单道次下压率为10%的板材成型率高于15%单道次下压率.以上研究对理论分析轧制裂边缺陷及提高轧制板材质量具有重要意义.

中心圆孔薄板试样局部损伤破坏试验与数值分析

对含圆孔的16MnNb矩形薄板试样进行拉伸破坏试验,用扫描电镜分析了断口形貌和断口破坏方式;采用含孔洞材料本构模型,结合有限元数值方法对试样的细观孔洞演化过程和材料微观破坏过程进行了数值模拟分析。结果表明:材料中由于形成的微孔洞在圆孔周围最小横截面上和拉伸后形成的剪切带区域较大,所以微孔洞长大速度最快位置在圆孔周围局部颈缩区域,最后试样在该处起裂,并沿着最小横截面扩展,在裂纹前缘形成两条明显的剪切带,剪切带上试样发生颈缩。计算结果与试验结果相当吻合。

T型三通管液压成形的塑性损伤(英文)

采用GTN损伤模型,分析了不锈钢T型三通管的破裂行为,采用数值模拟和管件液压胀形试验确定了GTN模型中临界孔洞体积分数和极限孔洞体积分数,分析了成形压力及轴向补料量对损伤演变的影响,分析了应力三轴度及塑性应变对孔洞体积分数的影响规律。结果表明:成形压力较高或轴向补料量较小时,管件成形过程中将产生破裂缺陷。支管顶部处于双向拉应力状态,主管侧壁处于环向拉伸、轴向压缩的应力状态。在成形初始阶段,内压较低时,塑性应变孔洞体积分数变化的影响较大;然而,在成形后期,内压较高时,应力三轴度对孔洞体积分数的增大有较大影响。数值模拟及试验结果给出了相同的壁厚分布规律,所成形三通管的最大壁厚减薄率为36%左右。

复杂应变路径加载下7075-T6铝合金的损伤演化

以7075-T6高强铝合金为研究对象,探明其在复杂应变路径加载后的力学性能,设计了可调节变形量的复杂应变装配模型,并基于GTN本构模型进行了单向拉伸和复杂应变路径加载下单向拉伸的仿真模拟,研究了不同变形量对仿真试样的位移-载荷曲线和真实应力-真实应变曲线的影响,分析了f_(O)、f_(N)、f_(C)、f_(F)这4个孔洞体积分数对复杂应变路径加载下试样的真实应力-真实应变曲线的影响。结果表明:在施加复杂应变路径后,试样断裂处所受的应力减小,应变大幅减小;fO和fC主要影响曲线的颈缩阶段,f_(N)主要影响曲线的屈服阶段,而fF对曲线的影响较小。结果显示,相较于单向拉伸的仿真结果,复杂应变路径加载下的真实应力-真实应变曲线能更准确地反映汽车覆盖件在冲压生产过程中的损伤演化过程。