基于林位錯(cuò)強(qiáng)化的晶體塑性模型的改進(jìn)及其在晶體塑性有限元中的應(yīng)用.pdf

1、晶體塑性有限元方法將晶體塑性理論與有限元模擬相結(jié)合，在模擬材料塑性變形行為以及預(yù)測材料成形性能等方面有著廣泛的應(yīng)用。過去的模擬通常使用唯象模型來描述材料的變形行為，然而由于缺乏對微觀物理本質(zhì)的考慮，唯象模型無法體現(xiàn)材料的許多微觀機(jī)制的影響，如晶界效應(yīng)、尺寸效應(yīng)等。而位錯(cuò)作為塑性變形的載體，以位錯(cuò)為核心機(jī)制的模型可以從微觀角度理解材料變形的機(jī)制，具有明確的物理意義和良好的預(yù)測能力。其中，林位錯(cuò)強(qiáng)化模型根據(jù)非共面林位錯(cuò)之間的相互作用建立位錯(cuò)

2、密度演化關(guān)系，物理意義清晰，數(shù)學(xué)形式簡潔，具有廣泛的應(yīng)用。然而，林位錯(cuò)強(qiáng)化模型忽略了共面位錯(cuò)之間的相互作用，導(dǎo)致模型缺少抑制擾動的能力，常常出現(xiàn)異常的扭曲失穩(wěn)現(xiàn)象。本文針對這一點(diǎn)，通過分析位錯(cuò)之間的相互作用強(qiáng)度，在林位錯(cuò)強(qiáng)化模型中引入共面位錯(cuò)的相互作用來改善模型的穩(wěn)定性問題。
　　通過比較三種模型模擬單晶體沿多個(gè)方向拉伸的變形模式，以及冷軋鋁板剪切帶的形成特征，表明改進(jìn)的模型具有更好的穩(wěn)定性：對于單晶單滑移，改進(jìn)前后的林位錯(cuò)強(qiáng)化模

3、型的穩(wěn)定性表現(xiàn)一致；但是對于單晶多滑移，缺乏自硬化的林位錯(cuò)強(qiáng)化模型出現(xiàn)了扭曲失穩(wěn)，而引入自硬化的改進(jìn)模型對于多滑移系的模擬符合真實(shí)情況，改善了模型的穩(wěn)定性問題。對于冷軋鋁板發(fā)生剪切變形時(shí)剪切帶的形成特征，林位錯(cuò)強(qiáng)化模型的不穩(wěn)定性放大了材料的失穩(wěn)變形，模型的低穩(wěn)定性和材料的變形失穩(wěn)疊加，導(dǎo)致預(yù)測的結(jié)果失穩(wěn)程度過高；而引入自硬化的改進(jìn)模型更穩(wěn)定，可以真實(shí)地反映材料本身的失穩(wěn)。同時(shí)，通過引入自硬化作用，模型的穩(wěn)定性得到了提高，對于材料參數(shù)的選