GH4169高温合金微观组织的三维EBSD重构及细观力学模拟研究

发布时间：2021-04-24 08:45

　　本文的目的是为了发展基于材料微观组织结构表征的计算模拟,从而对材料性能与微观组织结构之间的关系有更好的了解。在以往对材料的研究中,往往只局限于材料表面的研究分析而以此来推断材料整体的力学性能,同时也是因为材料内部的微观组织结构难以通过仪器直接观测到,即使可以直接观测,其深度也是极其有限。而重构多晶体微观组织结构可以为相应材料提供其内部微观组织结构的几何学形态信息,以此来更加深入真实的分析所研究材料的性能,其对于材料的研究具有重要意义。本文对GH4169高温合金材料提出了基于晶体塑性力学的细观有限元二维和重构的三维模型以研究其在模拟计算中的区别并以此来证明二维模型的局限性和三维模型的必要性。在使用有限元软件模拟计算时,本文对所研究模型赋予周期性边界条件并对其进行有限元离散处理。本文将结合本文所研究多晶材料的的模型及其本构,将其与实验对比并基于实验数据标定此本构模型的材料参数,并据此参数进行后续一系列力学特性的模拟计算。为了研究微观组织中三维模型和二维模型在模拟上的区别,本文基于EBSD实验数据独立开发了一种三维重构技术来对所研究对象进行分析,即对所研究材料进行研磨抛光得到其内部微观组织结... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 电子背散射衍射（EBSD）原理分析
        1.2.2 欧拉角的描述
        1.2.3 EBSD技术在我国的应用现状
        1.2.4 基于EBSD的三维重构技术在我国的研究现状
        1.2.5 基于EBSD的三维重构技术的国外研究现状
        1.2.6 晶体塑性本构理论的研究现状
        1.2.7 国内外文献综述的简析
    1.3 本文主要研究内容及创新点
第2章 GH4169合金的EBSD实验及三维重构的实现
    2.1 引言
    2.2 EB SD实验
        2.2.1 实验材料及样品准备
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 EBSD实验步骤
        2.2.4 EBSD实验结果
    2.3 三维重构的实现
        2.3.1 对实验凹槽的数据进行补偿
        2.3.2 对实验所标记区域大小进行统一选择
        2.3.3 三维代表性体元（RVE）的构建
    2.4 本章小结
第3章 单晶晶体塑性本构模型及实验验证
    3.1 引言
    3.2 GH4169合金的单晶有限元模型
        3.2.1 微柱制备简介
        3.2.2 单晶有限元模型的几何描述
        3.2.3 微柱实验曲线的校正
    3.3 GH4169高温合金的晶体塑性本构模型
        3.3.1 单晶塑性滑移的控制方程
        3.3.2 晶体取向的表示
    3.4 模拟计算的实现工具ABAQUS介绍
        3.4.1 ABAQUS功能简介
        3.4.2 ABAQUS的用户材料子程序（UMAT）简介
    3.5 晶体塑性本构模型参数的标定
    3.6 单晶模型预测与其他微柱实验结果的对比
    3.7 本章小结
第4章 基于重构组织结构的细观力学有限元模拟
    4.1 引言
    4.2 组织结构的代表性分析
    4.3 时效态三维RVE模拟结果与实验对比
    4.4 二维和三维RVE模拟的对比分析
        4.4.1 应力应变曲线的对比
        4.4.2 局部应力响应的对比
    4.5 宏微观损伤的细观力学模拟研究
        4.5.1 损伤演化模型
        4.5.2 基于二维模型的损伤演化模拟
        4.5.3 基于三维RVE模型的损伤模拟研究
    4.6 固溶态材料的晶体塑性本构模型的参数标定
    4.7 固溶态材料有限元模型力学行为的模拟分析
        4.7.1 与时效处理后材料的RVE单轴拉伸模拟对比
        4.7.2 与时效处理后材料的RVE损伤模拟对比
    4.8 本章小结
结论
附录1 对实验凹槽数据进行补偿的程序
附录2 对实验标记区域进行选择的程序
附录3 二维模型重构程序
附录4 三维模型重构程序
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3157058