基于林位錯強化的晶體塑性模型的改進及其在晶體塑性有限元中的應用.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測材料成形性能等方面有著廣泛的應用。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)材料的許多微觀機制的影響，如晶界效應、尺寸效應等。而位錯作為塑性變形的載體，以位錯為核心機制的模型可以從微觀角度理解材料變形的機制，具有明確的物理意義和良好的預測能力。其中，林位錯強化模型根據(jù)非共面林位錯之間的相互作用建立位錯

2、密度演化關(guān)系，物理意義清晰，數(shù)學形式簡潔，具有廣泛的應用。然而，林位錯強化模型忽略了共面位錯之間的相互作用，導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，通過分析位錯之間的相互作用強度，在林位錯強化模型中引入共面位錯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，表明改進的模型具有更好的穩(wěn)定性：對于單晶單滑移，改進前后的林位錯強化模

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強化模型出現(xiàn)了扭曲失穩(wěn)，而引入自硬化的改進模型對于多滑移系的模擬符合真實情況，改善了模型的穩(wěn)定性問題。對于冷軋鋁板發(fā)生剪切變形時剪切帶的形成特征，林位錯強化模型的不穩(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，導致預測的結(jié)果失穩(wěn)程度過高；而引入自硬化的改進模型更穩(wěn)定，可以真實地反映材料本身的失穩(wěn)。同時，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