位错组态演化规律及其在流变应力预测中的应用

金属塑性变形过程中产生的位错组态的基本特征是高低位错密度区交替出现的空间周期性有序结构,位错组态演化是典型的非线性现象.针对刃位错与螺位错组成的系统,考虑到螺位错通过交滑移作用对刃位错密度的贡献及位错间的反应特点,以反应-扩散方程为基础建立了一个反映变形过程中局部应力变化的包含高阶微分项的非线性偏微分方程,该方程具有非线性系统方程的一般特征,并利用这一特点,避免了建立位错组态演化模型时对复杂的位错反应项的表示.通过理论分析,得到了相邻高密度位错区之间距离(位错胞尺寸或位错墙之间的距离)与应力或位错密度之间的关系.利用该关系对亚微米晶铜和铝的流变应力进行了预测,所得到的结果与前人的实验结果吻合.

2099-T83铝锂合金本构模型研究

根据2099-T83铝锂合金在温度为120～160℃的真应力-应变曲线,选择4种常用的本构模型:Johnson-Cook模型、Modified Johnson-Cook模型、Modified Zerilli-Armstrong模型和Voce方程,对比研究上述4种本构模型对该合金的流变应力的预测能力,并对上述模型进行误差分析。结果表明:随着温度的增加,采用Modified Zerilli-Armstrong模型和Voce方程得到的应力计算值与实验值较为吻合,而采用Johnson-Cook模型和Modified Johnson-Cook模型得到的应力计算值与实验值之间存在较大误差; Johnson-Cook模型和Modified Johnson-Cook模型的平均相对误差绝对值AARE分别达到12.286%和6.238%,而ModifiedZerilli-Armstrong模型和Voce方程的AARE值分别为2.099%和0.184%。另外,采用Voce方程计算得到的预测值与实验值之间具有最高的相关性。说明具有物理意义的本构模型在研究和预测该合金流变行为的能力上是优于唯像本构模型的。

2099 Al-Li合金热变形本构模型（英文）

采用高温等温压缩试验并利用修正后的流变曲线，研究了2099Al-Li合金在变形温度为300～500℃，应变速率为O．001～10s^-1，变形量（真应变）为0．7条件下的流变行为。结果表明：可用包含Z参数的双曲正弦形式来表征变形温度和应变速率对2099Al—Li合金热变形行为的影响；将应变作为影响因素，求解了不同应变量下的材料常数，并构建了考虑应变的本构模型；统计分析结果表明，除了在变形温度为300℃，应变速率为10S。之外，该模型能够很好的预测2099Al-Li合金高温流变行为。

25vol%B_4Cp/2009Al复合材料热变形本构模型（英文）

对25vol%B_4Cp/2009Al复合材料进行等温压缩实验,采用的温度范围为300~500℃,应变速率范围为0.001~1 s^(-1)。结果表明,B_4Cp/2009Al复合材料的高温流变应力随着变形温度的升高和应变速率的减小而下降。对流变曲线进行了摩擦修正,修正后的流变应力值低于实验结果。摩擦力的影响随着温度的降低和应变速率的增大而更明显。随后构建了基于Arrhenius形式的本构方程,求解了不同应变量下的材料常数(α,n,Q和A)。与实验结果进行对比,利用构建的本构方程计算得到的流变应力值具有很高的计算精度,相关系数达到0.992。研究发现,较高的温度和较低的应变速率有助于B_4Cp/2009Al复合材料的高温热变形。