亚稳态奥氏体不锈钢中应变诱导马氏体相变演化及其本构模型

发布时间：2017-08-10 14:13

  本文关键词：亚稳态奥氏体不锈钢中应变诱导马氏体相变演化及其本构模型

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【摘要】：本文详细研究了亚稳态奥氏体不锈钢AISI348在单调多轴和单轴循环加载条件下的马氏体相变演化及其对材料力学行为的影响。试验结果证实了应力三轴度对马氏体相变的影响,并确定了在应变率小于10-2s-1时,应变率对马氏体相变的影响来自于温度。文中以Santacreu模型为基础,给出了AISI348在单调多轴准静态加载条件下依赖于应力三轴度的马氏体含量演化规律。本文给出了一个考虑马氏体相变的本构模型,该模型通过一个幂函数和简单的叠加,将马氏体相变强化包含在了材料的各向同性强化项中。结果显示,在应变较小时,该本构模型能够较好的描述材料的力学行为。本文根据上述包含马氏体相变的本构模型,简单推导了其在计算力学中的计算公式,并用FORTRAN语言编写了一段用户自定义材料子程序(UMAT),该程序被成功应用到了ABAQUS有限元计算中。通过对比光滑圆棒和缺口圆棒拉伸的计算和试验结果,验证了本构模型和有限元计算模型的准确性。计算模型同时比较准确的预测了材料中马氏体相的演化过程,验证了马氏体演化模型的准确性。通过定义一个新的应变量,本文得到了一个能同时描述单调和循环加载条件下马氏体相变演化的模型。模型建立在单调加载情况下的马氏体演化模型基础上,在没有反向加载时,该模型退化为上述单调加载的马氏体演化模型。该模型能够准确的描述本文中三个试验的马氏体含量的演化。由于马氏体相变强化,AISI348有非常明显的循环硬化现象。通过引入背应力,并将马氏体相变强化引入各向同性强化项中,我们得到了材料在循环加载条件下的本构模型。该模型能够大体上描述出材料的循环应力应变响应。然而,由于假定背应力是线性的,模型与试验结果有一定的差别。
【关键词】：马氏体相变 本构模型 有限元计算
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 研究背景和意义9-11
• 1.2 马氏体演化模型11-15
• 1.3 塑性本构模型15-19
• 1.3.1 基于微观力学的塑性本构模型15-18
• 1.3.2 基于宏观现象学的本构模型18-19
• 1.4 本文的主要研究内容19-20
• 第二章 AISI348奥氏体不锈钢多轴马氏体相变的连续介质力学本构模型20-34
• 2.1 简介20-21
• 2.2 试件和试验21-24
• 2.2.1 试件21-22
• 2.2.2 马氏体含量的测量22-24
• 2.3 马氏体相变24-28
• 2.3.1 马氏体相变演化方程24-25
• 2.3.2 试验及结果25-28
• 2.4 塑性模型28-32
• 2.4.1 考虑相变的塑性模型28-30
• 2.4.2 试验应力应变关系30-31
• 2.4.3 塑性模型参数的确定31-32
• 2.5 结论32-34
• 第三章 马氏体相变塑性计算力学模拟34-47
• 3.1 简介34
• 3.2 计算力学模型34-40
• 3.2.1 基于有限元方法的本构模型35-38
• 3.2.2 D矩阵的推导38-40
• 3.3 试验40-41
• 3.4 计算模型及结果41-44
• 3.5 结果和讨论44-45
• 3.6 结论45-47
• 第四章 循环加载条件下的马氏体相变本构模型47-63
• 4.1 简介47
• 4.2 试件和试验47-53
• 4.2.1 试件47-48
• 4.2.2 试验及结果48-53
• 4.3 循环马氏体相变53-55
• 4.3.1 循环马氏体相变演化模型53-54
• 4.3.2 模型参数确定54-55
• 4.4 循环本构模型55-61
• 4.4.1 考虑相变的循环本构模型55-57
• 4.4.2 模型参数确定57-59
• 4.4.3 模型验证59-61
• 4.5 结论61-63
• 第五章 结论与展望63-65
• 5.1 结论63-64
• 5.2 展望64-65
• 附录A UMAT代码65-72
• 参考文献72-80
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单80-81
• 致谢81

【共引文献】

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本文编号：651136