密排六方晶體結(jié)構(gòu)鎂合金包含基面、柱面、錐面滑移和拉伸、壓縮、二次孿生和去孿等多種變形模式,這些變形模式與晶界、第二相等之間的交互作用復(fù)雜,因此,在介觀尺度上研究清楚這些交互作用機(jī)制對(duì)于提升和調(diào)控鎂合金的強(qiáng)韌性能具有重要意義。為了克服實(shí)驗(yàn)研究難以動(dòng)態(tài)追蹤和定量描述變形過(guò)程的缺點(diǎn),本文首先基于晶體塑性模型能很好地描述位錯(cuò)滑移和相場(chǎng)模型能很好地描述復(fù)雜微觀組織演化的優(yōu)點(diǎn),嘗試建立一種適用于鎂合金多晶體彈塑性變形的晶體塑性-相場(chǎng)耦合全場(chǎng)模型,用于同時(shí)模擬密排六方晶體金屬變形中的位錯(cuò)滑移、孿晶的形核和長(zhǎng)大等過(guò)程,以及位錯(cuò)、孿晶、晶界和第二相等之間的交互作用;然后基于該耦合全場(chǎng)模型,定量地、可視化地仿真研究不含第二相鎂單晶、雙晶和多晶體的塑性變形行為;最后仿真研究鎂合金中拉伸孿晶與第二相之間的交互作用,定量預(yù)測(cè)非剪切第二相的取向、尺寸、體積分?jǐn)?shù)以及形貌(縱橫比)等對(duì)孿晶長(zhǎng)大臨界剪切應(yīng)力(critical resolved shear stress,CRSS)的影響規(guī)律;并給出耦合模型的改進(jìn)方向。建立了一種適用于鎂合金多晶體彈塑性變形的晶體塑性-相場(chǎng)法耦合全場(chǎng)模型,包括描述位錯(cuò)滑移的晶體塑性模型、描...

【文章頁(yè)數(shù)】：166 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
張量約定
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鎂合金塑性變形機(jī)制及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 位錯(cuò)滑移
            1.2.1.1 基面位錯(cuò)滑移


            1.2.1.2 柱面
位錯(cuò)滑移

            1.2.1.3 錐面位錯(cuò)滑移

        1.2.2 孿生
            1.2.2.1 拉伸孿晶的形核、擴(kuò)展和長(zhǎng)大過(guò)程
            1.2.2.2 拉伸孿晶對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響
            1.2.2.3 位錯(cuò)和晶界對(duì)拉伸孿晶行為的影響
        1.2.3 第二相對(duì)位錯(cuò)滑移及孿生的影響研究現(xiàn)狀
            1.2.3.1 第二相對(duì)位錯(cuò)滑移的影響
            1.2.3.2 第二相對(duì)孿生臨界啟動(dòng)應(yīng)力的影響
            1.2.3.3 第二相與孿晶之間的交互作用
            1.2.3.4 第二相增強(qiáng)孿生均場(chǎng)模型
    1.3 晶體塑性模型發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 多晶晶體塑性均場(chǎng)模型
        1.3.2 多晶晶體塑性全場(chǎng)模型
        1.3.3 晶體塑性唯象學(xué)位錯(cuò)模型
        1.3.4 基于物理機(jī)制的晶體塑性位錯(cuò)模型
        1.3.5 晶體塑性孿晶模型
            1.3.5.1 晶體塑性孿晶均場(chǎng)模型
            1.3.5.2 晶體塑性孿晶全場(chǎng)模型
    1.4 相場(chǎng)模型發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.1 相場(chǎng)方法介紹
        1.4.2 固態(tài)結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變相場(chǎng)模型
        1.4.3 孿晶相場(chǎng)模型研究現(xiàn)狀
    1.5 彈塑性-相場(chǎng)耦合模型發(fā)展現(xiàn)狀
        1.5.1 宏觀塑性-相場(chǎng)耦合模型研究現(xiàn)狀
        1.5.2 晶體塑性-相場(chǎng)耦合模型研究現(xiàn)狀
    1.6 研究目的和內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 鎂晶體塑性-相場(chǎng)法耦合全場(chǎng)模型的建立
    2.1 引言
    2.2 鎂晶體塑性-相場(chǎng)法耦合全場(chǎng)模型的構(gòu)架
    2.3 有限變形幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)
        2.3.1 構(gòu)形
        2.3.2 變形梯度與變形度量
        2.3.3 變形梯度極分解
        2.3.4 速度梯度張量
        2.3.5 應(yīng)力度量
    2.4 熱力學(xué)基礎(chǔ)
    2.5 基于位錯(cuò)密度的晶體塑性模型研究
        2.5.1 晶體塑性模型中的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系
        2.5.2 晶體取向
        2.5.3 彈性本構(gòu)模型
        2.5.4 流動(dòng)法則
        2.5.5 位錯(cuò)密度演化模型
        2.5.6 應(yīng)力及內(nèi)變量積分求解
        2.5.7 材料點(diǎn)Jocabian剛度矩陣計(jì)算
    2.6 孿晶相場(chǎng)模型研究
        2.6.1 晶體能
        2.6.2 界面能
        2.6.3 彈性應(yīng)變能
        2.6.4 孿生動(dòng)力學(xué)公式
    2.7 孿晶形核模型研究
    2.8 耦合全場(chǎng)模型的數(shù)值求解
        2.8.1 耦合全場(chǎng)模型中子模型之間的耦合關(guān)系
        2.8.2 耦合全場(chǎng)模型的有限元求解算法
    2.9 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 不含第二相鎂合金的塑性變形行為仿真研究
    3.1 引言
    3.2 鎂單晶變形行為研究
        3.2.1 鎂單晶體模型建立
        3.2.2 鎂單晶塑性變形的宏觀力學(xué)響應(yīng)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.2.3 鎂單晶中孿晶的形貌演化過(guò)程
        3.2.4 鎂單晶中孿生行為對(duì)應(yīng)力場(chǎng)和位錯(cuò)塑性的影響
    3.3 鎂雙晶體變形行為研究
        3.3.1 鎂雙晶體模型建立
        3.3.2 晶間取向差和位錯(cuò)滑移對(duì)“孿生對(duì)”行為的影響
        3.3.3 應(yīng)變協(xié)調(diào)對(duì)“孿生對(duì)”行為的影響
        3.3.4 模擬與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析
    3.4 鎂多晶體變形行為研究
        3.4.1 鎂多晶體模型建立
        3.4.2 鎂多晶體微觀組織對(duì)塑性變形機(jī)制的影響
        3.4.3 模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.5 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 含第二相鎂合金的塑性變形行為仿真研究
    4.1 引言
    4.2 模型的材料參數(shù)
    4.3 片狀第二相與拉伸孿晶的交互作用研究
        4.3.1 幾何模型
        4.3.2 宏觀力學(xué)響應(yīng)
        4.3.3 基面片狀第二相與孿晶交互作用機(jī)制
        4.3.4 模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.3.5 柱面片狀第二相與孿晶交互作用機(jī)制
    4.4 第二相慣習(xí)面對(duì)孿晶長(zhǎng)大的影響研究
        4.4.1 幾何模型
        4.4.2 宏觀力學(xué)響應(yīng)
        4.4.3 第二相與孿晶交互作用機(jī)制
    4.5 第二相體積分?jǐn)?shù)對(duì)孿晶長(zhǎng)大的影響研究
        4.5.1 幾何模型
        4.5.2 第二相與孿晶交互作用機(jī)制
        4.5.3 宏觀力學(xué)響應(yīng)
    4.6 第二相尺寸對(duì)孿晶長(zhǎng)大的影響研究
        4.6.1 幾何模型
        4.6.2 第二相與孿晶交互作用機(jī)制
        4.6.3 宏觀力學(xué)響應(yīng)
    4.7 第二相縱橫比對(duì)孿晶長(zhǎng)大的影響研究
        4.7.1 幾何模型
        4.7.2 第二相與孿晶交互作用機(jī)制
        4.7.3 宏觀力學(xué)響應(yīng)
    4.8 討論
    4.9 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
展望
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的研究成果及所獲獎(jiǎng)勵(lì)



本文編號(hào)：3834405

boshi