基于晶體塑性理論的多晶循環(huán)本構(gòu)模型及其有限元實現(xiàn).pdf

1、本文在晶體塑性框架下，對描述多晶材料的循環(huán)本構(gòu)模型及其數(shù)值實現(xiàn)進行了系統(tǒng)研究。主要展開了如下幾個方面的工作:
　　1.對多晶材料軋制5083H111鋁合金板材的單軸循環(huán)變形行為進行了實驗研究，了解了常見多晶材料循環(huán)變形的基本特性，為循環(huán)本構(gòu)模型研究提供實驗基礎。
　　2.基于晶體塑性理論，考慮面心立方(FCC)金屬材料的位錯滑移特征，針對軋制5083H111鋁合金多晶板材的循環(huán)變形行為建立了多晶循環(huán)本構(gòu)模型。模擬結(jié)果與實驗結(jié)

2、果的比較發(fā)現(xiàn)，建立的本構(gòu)模型能夠合理模擬軋制5083H111鋁合金板材的應變循環(huán)特性和棘輪行為。
　　3.在面心立方多晶金屬循環(huán)本構(gòu)模型的基礎上，發(fā)展了一種描述體心立方(BCC)多晶材料棘輪行為的循環(huán)本構(gòu)模型。發(fā)展模型對BCC金屬退火42CrMo鋼循環(huán)變形行為的模擬結(jié)果表明，所發(fā)展的模型對這類材料應變循環(huán)特性和棘輪行為給出了較好的理論描述，同時也揭示了BCC單晶力學響應對晶向的強烈依賴性。
　　4.為了便于循環(huán)晶體塑性本構(gòu)模

3、型的有限元實現(xiàn)，在已建立模型的基礎上，發(fā)展一種簡化的、可描述單晶材料棘輪行為的循環(huán)本構(gòu)模型;同時，針對發(fā)展的簡化模型導出了新的應力積分公式和一致切線剛度矩陣，利用用戶材料子程序UMAT完成了本構(gòu)模型的有限元移植。
　　5.建立了充分考慮晶粒幾何與取向隨機性的多晶有限元模型，對軋制5083H111鋁合金板材的循環(huán)變形行為進行了有限元模擬。模擬結(jié)果表明，相比于通過尺度過渡準則建立的多晶循環(huán)本構(gòu)模型，晶體塑性有限元方法能夠模擬出對材料宏