基于RVE汽车用TRIP钢变形过程亚稳组织演变分析
发布时间：2021-10-30 04:49
针对TRIP钢变形过程中亚稳组织演变进行模拟分析,根据单向拉伸、双相拉伸和平面应变等试验的特点,采用ABAQUS建立有限元模型,基于代表性体积元研究不同变形过程中的应力应变分布、宏观变形行为以及残余奥氏体转变对微观力学行为的影响。结果表明:残余奥氏体转变在双轴拉伸下快于平面应变状态,平面应变状态快于单轴拉伸应变状态;各种应变状态下在小变形区域应力主要集中在初始"硬相"贝氏体上,而随着变形的继续,残余奥氏体将逐渐转变为马氏体;单轴拉伸状态下"软相"铁素体在前期的塑性应变较高,而随着应变量的增大,铁素体发生明显的加工硬化,与贝氏体的强度差减小,应变集中程度降低;双轴拉伸状态下该现象更加明显,没有出现明显的应变集中。
【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(08)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
TRIP690组织及RVE模型(a)显微组织(b)组织构成(c)RVE模型
由于ABAQUS软件不能直接输出模型的应力-应变曲线[9]，为模拟TRIP690钢的RVE模型单轴拉伸过程，将x轴位移除以模型的初始边长，得到x方向各个时间的工程应变，然后再转换为真实应变，同时通过模拟结果，后处理得到右侧边界各个时间的真实应力，最后得到RVE模型的宏观应力-应变曲线与拉伸试验的对比，如图2所示。可以看出，模拟结果与实际拉伸试验有误差，这是因为在TRIP690钢变形过程中不仅各相的本构对RVE模型有影响，而且还涉及到残余奥氏体的相变，相变过程更加复杂，其中残余奥氏体的稳定性影响因素较多，根据马氏体相变动力学模型确定的临界阈值参数也不能准确反映每个奥氏体晶粒的转变临界值，所以得出的宏观应力应变有部分误差。通过RVE模型及马氏体相变动力学的子程序导入，得出TRIP690钢在单轴拉伸过程中的残余奥氏体转变情况。图3所示为变形量分别为6.9%、13.2%、27.3%和30%时RVE模型的残余奥氏体及马氏体的分布情况，可以看出残余奥氏体向马氏体转变最早发生在变形量为6.9%时，这是因为在模型中各个奥氏体晶粒的稳定性都被设定为了同一个值，相当于取所有奥氏体晶粒稳定性的平均值，而实际情况是在变形过程中稳定性较差的奥氏体晶粒在小变形量时就已经发生马氏体转变。
同时可以看出，随着变形的继续，残余奥氏体持续发生转变，新生成的马氏体含量提高。从图3a和图3b中可以看出，最先发生相变的位置主要是残余奥氏体组织的尖角处，因为在单轴拉伸过程中这些部位更容易产生应力集中而产生变形。因此为了提高奥氏体的稳定性，在材料的制备过程中应尽量使残余奥氏体均匀分布，并且减少个别细小区域的存在。同时观察到，在材料的变形量达到27.3%(图3c)和30%(图3d)时，仍有部分残余奥氏体尚未发生转变，这与实际试验过程中单轴拉伸断裂试样极为吻合，通过XRD测量了拉伸试验断裂失效部位仍可发现部分残余奥氏体存在，说明单轴拉伸变形中残余奥氏体不会完全转变。图4为变形量分别为7.6%、13.2%、26.3%和32.6%时TRIP690钢在单轴拉伸边界条件下的Mises应力及等效塑性应变分布。图5为单轴拉伸的失效形式。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单轴拉伸试验、模拟及优化方法的材料本构识别[J]. 黄文,赵涵,陆宏,刘智,肖冰冰,秦泗吉. 塑性工程学报. 2019(06)
[2]残留奥氏体转变行为对冷轧TRIP钢力学性能的影响[J]. 付波,杨王玥,李龙飞,赵振业. 材料热处理学报. 2017(12)
[3]基于修正C-J法和RVE模型的780MPa级冷轧双相钢的应变硬化行为[J]. 王彦华,黄兴民,张雷,郭远博,楚珑晟,戴光泽. 材料研究学报. 2017(11)
[4]高锰TRIP钢高速拉伸时的马氏体转变行为分析[J]. 王丽娜,杨平,毛卫民. 金属学报. 2016(09)
[5]预应变对TRIP钢力学性能及硬化行为的影响[J]. 胡汉江,赵爱民,印珠凯,董瑞,丁然. 材料热处理学报. 2016(05)
[6]不同温度和应变速率下TRIP钢的流动应力[J]. 余海燕,王友. 同济大学学报(自然科学版). 2015(02)
博士论文
[1]中锰钢组织演变规律与相变诱导塑性行为[D]. 董瑞.北京科技大学 2015
本文编号：3466081
【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(08)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
TRIP690组织及RVE模型(a)显微组织(b)组织构成(c)RVE模型
由于ABAQUS软件不能直接输出模型的应力-应变曲线[9]，为模拟TRIP690钢的RVE模型单轴拉伸过程，将x轴位移除以模型的初始边长，得到x方向各个时间的工程应变，然后再转换为真实应变，同时通过模拟结果，后处理得到右侧边界各个时间的真实应力，最后得到RVE模型的宏观应力-应变曲线与拉伸试验的对比，如图2所示。可以看出，模拟结果与实际拉伸试验有误差，这是因为在TRIP690钢变形过程中不仅各相的本构对RVE模型有影响，而且还涉及到残余奥氏体的相变，相变过程更加复杂，其中残余奥氏体的稳定性影响因素较多，根据马氏体相变动力学模型确定的临界阈值参数也不能准确反映每个奥氏体晶粒的转变临界值，所以得出的宏观应力应变有部分误差。通过RVE模型及马氏体相变动力学的子程序导入，得出TRIP690钢在单轴拉伸过程中的残余奥氏体转变情况。图3所示为变形量分别为6.9%、13.2%、27.3%和30%时RVE模型的残余奥氏体及马氏体的分布情况，可以看出残余奥氏体向马氏体转变最早发生在变形量为6.9%时，这是因为在模型中各个奥氏体晶粒的稳定性都被设定为了同一个值，相当于取所有奥氏体晶粒稳定性的平均值，而实际情况是在变形过程中稳定性较差的奥氏体晶粒在小变形量时就已经发生马氏体转变。
同时可以看出，随着变形的继续，残余奥氏体持续发生转变，新生成的马氏体含量提高。从图3a和图3b中可以看出，最先发生相变的位置主要是残余奥氏体组织的尖角处，因为在单轴拉伸过程中这些部位更容易产生应力集中而产生变形。因此为了提高奥氏体的稳定性，在材料的制备过程中应尽量使残余奥氏体均匀分布，并且减少个别细小区域的存在。同时观察到，在材料的变形量达到27.3%(图3c)和30%(图3d)时，仍有部分残余奥氏体尚未发生转变，这与实际试验过程中单轴拉伸断裂试样极为吻合，通过XRD测量了拉伸试验断裂失效部位仍可发现部分残余奥氏体存在，说明单轴拉伸变形中残余奥氏体不会完全转变。图4为变形量分别为7.6%、13.2%、26.3%和32.6%时TRIP690钢在单轴拉伸边界条件下的Mises应力及等效塑性应变分布。图5为单轴拉伸的失效形式。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单轴拉伸试验、模拟及优化方法的材料本构识别[J]. 黄文,赵涵,陆宏,刘智,肖冰冰,秦泗吉. 塑性工程学报. 2019(06)
[2]残留奥氏体转变行为对冷轧TRIP钢力学性能的影响[J]. 付波,杨王玥,李龙飞,赵振业. 材料热处理学报. 2017(12)
[3]基于修正C-J法和RVE模型的780MPa级冷轧双相钢的应变硬化行为[J]. 王彦华,黄兴民,张雷,郭远博,楚珑晟,戴光泽. 材料研究学报. 2017(11)
[4]高锰TRIP钢高速拉伸时的马氏体转变行为分析[J]. 王丽娜,杨平,毛卫民. 金属学报. 2016(09)
[5]预应变对TRIP钢力学性能及硬化行为的影响[J]. 胡汉江,赵爱民,印珠凯,董瑞,丁然. 材料热处理学报. 2016(05)
[6]不同温度和应变速率下TRIP钢的流动应力[J]. 余海燕,王友. 同济大学学报(自然科学版). 2015(02)
博士论文
[1]中锰钢组织演变规律与相变诱导塑性行为[D]. 董瑞.北京科技大学 2015
本文编号：3466081
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