低应力三轴度下冷轧硅钢的细观损伤行为研究

发布时间：2017-03-29 13:01

  本文关键词：低应力三轴度下冷轧硅钢的细观损伤行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金属板材作为工业基础材料,被广泛应用于民用和军用工业各个领域。轧制工艺是生产金属板材的终端环节,而轧制过程中,轧件边部较低应力三轴度的应力状态会导致边部开裂或断裂的事故发生,从而影响轧制生产的连续性和轧件质量。金属材料塑性断裂研究往往更多集中在高应力三轴度条件,而对于低应力三轴度下的韧性材料的细观损伤行为还缺乏系统的研究。本文以冷轧硅钢板为研究对象,通过实验分析和有限元数值模拟相结合的方法,考察了低应力三轴度下,三维球形孔洞体胞模型的应力应变分布规律和变化趋势；研究了孔洞和基体体积的变化规律,并通过在有限元软件ABAQUS定义用户子程序USDFLD中定义临界等效塑性应变为单元失效判据,进一步分析了孔洞扩展规律和材料的损伤失效行为,建立了以断裂塑性应变为损伤参量的韧性材料损伤失效判据；通过实验验证的方法进一步修正数值模型；最后应用该损伤失效判据探讨了应力三轴度和Lode参数对韧性材料损伤行为的影响。研究表明：1)以孔洞体积百分比为断裂参量的传统孔洞扩展模型并不适用于材料承受低应力三轴度的应力状态下。2)断裂塑性应变充分考虑了载荷的加载历史和载荷的累积效应,并且与外载间存在单调函数关系,因此,可以作为损伤参量来研究低应力三轴度下韧性材料的损伤行为。3)Lode参数和应力三轴度都会对材料的细观损伤行为产生影响。Lode参数不变的条件下,材料的断裂塑性应变随着应力三轴度的增大呈现先减小后增大的规律；固定应力三轴度的条件下,材料的断裂塑性应变随着Lode参数的增大也呈现先减小后增大的规律。但应力三轴度对材料损伤行为的影响比Lode参数更显著。
【关键词】：低应力三轴度 韧性材料 细观损伤 有限元分析
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG335.12;TG142
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 金属材料轧制过程研究的发展与现状10-11
• 1.2.1 轧制力模型的研究现状10-11
• 1.2.2 轧制过程的仿真研究现状11
• 1.3 金属材料塑性损伤失效研究的发展及应用11-17
• 1.3.1 宏观断裂力学的发展及应用12-13
• 1.3.2 细观损伤力学的发展13-17
• 1.4 本文研究内容和方法17-19
• 第2章 低应力三轴度下的材料损伤行为的试验分析19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 试验设备及试样介绍19-21
• 2.2.1 试验设备19-20
• 2.2.2 试验试样20-21
• 2.3 试验过程和结果分析21-34
• 2.3.1 试验过程21-22
• 2.3.2 试验结果分析22-34
• 2.4 小结34-35
• 第3章 基于断裂应变失效准则的韧性材料损伤模型35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 损伤模型中的材料参数35-38
• 3.3 三维体胞模型简介38-40
• 3.3.1 体胞几何尺寸38-39
• 3.3.2 网格划分39
• 3.3.3 边界条件和载荷39-40
• 3.4 损伤模型中的单元失效准则40-45
• 3.4.1 低应力三轴度下的孔洞变形分析40-42
• 3.4.2 临界等效塑性应变作为损伤参量的失效分析42-45
• 3.5 小结45-47
• 第4章 低应力三轴度下的材料损伤行为的数值分析和模型修正47-64
• 4.1 引言47
• 4.2 不同低应力三轴度下材料损伤行为分析47-59
• 4.2.1 纯剪切应力状态下材料的损伤行为分析47-50
• 4.2.2 T=0.05时的材料损伤行为分析50-53
• 4.2.3 T=0.1时的材料损伤行为分析53-56
• 4.2.4 T=0.15时的材料损伤行为分析56-59
• 4.3 细观损伤模型的修正59-61
• 4.4 Lode参数对材料损伤行为的影响61-62
• 4.5 小结62-64
• 第5章 总结与展望64-67
• 5.1 要内容与结论64-65
• 5.2 主要创新点65
• 5.3 后期工作展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 附录：攻读硕士学位期间的主要成果72

【参考文献】

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本文编号：274511