工业金属及其复合材料动态塑性变形本构建模研究
材料在受到动态加载时,在短时间内发生剧烈变形,在此过程中材料的动态力学响应与准静态加载下的力学响应有着很大差异,因此材料在动态荷载下的塑性本构关系一直是材料加工与力学领域研究的重点内容。构建一个准确的动态塑性本构方程,需在建模过程中采用实时的材料状态变量,并将状态变量与材料的微观结构演化特征紧密联系起来。
一个普适的、准确的本构模型,对金属及其复合材料在工程中的优化应用有着重要意义。本文基于晶体塑性变形的热激活位错运动理论,分别针对具有不同微结构和形变规律的fcc金属、bcc金属、hcp金属,结合它们在变形过程中各自不同的微结构演化特征,在大应变率跨度下进行了物理本构建模及实验研究。
最后通过多参数非线性优化方法确定出了材料本构模型参数,将之成功应用于多种典型工业材料上并得到实验验证。然后,针对双相金属基复合材料、金属基纳米复合材料(MMNCs)进一步开展了金属基复合材料的本构建模研究。
主要研究工作包括:(1)面心立方结构(fcc)金属的位错机制主要是克服林位错引起的势垒阻碍,根据fcc金属塑性变形机理分析,结合纳米孪晶材料微观演化特性, ...