塊體金屬玻璃的屈服準(zhǔn)則及壓力依賴性分析.pdf

1、塊體金屬玻璃在室溫單軸拉伸或壓縮載荷作用下,幾乎沒有發(fā)生明顯的宏觀塑性變形,便發(fā)生了瞬間脆性斷裂。塊體金屬玻璃的室溫脆性限制了其在工業(yè)工程中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域的應(yīng)用,因此其斷裂機(jī)制和屈服行為成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界的研究熱點。本文主要針對塊體金屬玻璃的屈服和斷裂機(jī)制以及塊體金屬玻璃普遍存在的拉壓強(qiáng)度不對稱性的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了深入分析。通過研究塊體金屬玻璃的屈服行為及其所應(yīng)遵循的屈服準(zhǔn)則,從宏觀力學(xué)方面探尋金屬玻璃的塑性變形和屈服機(jī)理,并尋找提高其塑

2、性變形能力的途徑,主要得到以下結(jié)論:
　　1.通過對塊體金屬玻璃領(lǐng)域常用的屈服準(zhǔn)則進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)這些準(zhǔn)則均有不足之處。M-C準(zhǔn)則沒有考慮中間主應(yīng)力和靜水壓力的影響,在三維主應(yīng)力空間中不是一個連續(xù)函數(shù),存在棱邊和奇點,不利于數(shù)值計算;并且由M-C準(zhǔn)則計算出的塊體金屬玻璃拉伸斷裂角與壓縮斷裂角之和等于90°,這與大量的實驗結(jié)果明顯不符。橢圓準(zhǔn)則和Mises準(zhǔn)則,無法解釋塊體金屬玻璃的拉壓強(qiáng)度差(SD)效應(yīng)。D-P準(zhǔn)則雖然在Mise

3、s準(zhǔn)則基礎(chǔ)上考慮了靜水壓力的影響,但沒有考慮單純的靜水壓力引起的屈服及屈服曲線與靜水壓力的非線性關(guān)系。雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度(TSUS)準(zhǔn)則和M-C準(zhǔn)則一樣存在棱邊和奇點問題,不利于數(shù)值計算;對于非線性屈服曲線,雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論只能近似的線性逼近,不能完全包含。
　　2.將Zienkiewicz-Pande(Z-P)準(zhǔn)則引入塊體金屬玻璃領(lǐng)域。Z-P準(zhǔn)則既包含了中間主應(yīng)力效應(yīng)、單純的靜水壓力效應(yīng)和強(qiáng)度差(SD)效應(yīng)對屈服的影響,又在一定程度上

4、考慮了屈服軌跡與靜水壓力的非線性關(guān)系,因而能更合理地解釋塊體金屬玻璃在各種載荷下的屈服行為。Z-P準(zhǔn)則在應(yīng)力空間是光滑的屈服表面,不存在棱邊和奇點,克服了其他各屈服準(zhǔn)則的缺點,并且Z-P準(zhǔn)則一個屈服準(zhǔn)則體系,通過變換不同的參數(shù),可以將不同的屈服準(zhǔn)則統(tǒng)一起來。通過塊體金屬玻璃在多軸壓力下的實驗值和平面應(yīng)力狀態(tài)下的原子模擬數(shù)據(jù),驗證了Z-P準(zhǔn)則在解釋塊體金屬玻璃屈服行為方面的正確性。
　　3.基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則、D-P準(zhǔn)