非比例循环加载下316不锈钢晶体塑性数值模拟

综合 Weng和 Bassani硬化律 ,通过对它们的改造 ,建立了一个适合于描述单晶循环硬化的单晶硬化律 ,并提出了适用于非比例循环加载条件下开动滑移系的预测方案 ,在此基础上 ,采用林同骅多晶塑性模型建立了适用于非比例循环加载条件下数值模拟迭代格式 .该模型用于预测3 1 6不锈钢材料在拉压对称循环加载路径、方型和圆型路径下的复杂循环变形行为 ,其预测结果与实验结果吻合良好 .     

交变载荷与温度耦合对γ-TiAl合金疲劳裂纹扩展影响研究

利用分子动力学方法，在交变载荷与温度耦合条件下，模拟γ-TiAl合金的疲劳裂纹演化过程，探索TiAl合金不同阶段疲劳性能变化的微观机理，得到了在周期循环拉压加载时间比R=10∶1，沿[001]方向以v=10 m/s恒定速率交变加载时，不同温度（300 K、750 K、950 K）条件下，单晶TiAl合金疲劳断裂及缺陷演化的规律。结果表明：交变载荷与温度耦合加载时，在同一应力条件下，随温度的升高，发射位错数量增加且衍生多种类别缺陷，系统初始开裂应变量增大，位错的演化使应力-应变关系发生波动现象。位错密度峰值多集中于应力峰值区域，位错演化与产生的体心立方结构、面心立方结构衍生过程有关。该研究成果为复杂外载荷状态及不同温度条件下的γ-TiAl合金性能设计提供有力的理论指导。     

组合式铝蜂窝低速冲击响应特性实验研究

以组合式铝蜂窝为研究对象,通过改进SHPB系统,利用激光光通量位移计和PVDF压电薄膜测试技术,得到了铝蜂窝结构大应变低速压缩应力应变曲线;结合高速摄影分析了组合式铝蜂窝结构在低速撞击条件下的变形响应方式和吸能特性过程.结果表明,组合式蜂窝结构动态吸能可分为蜂窝嵌入过程和结构共同压溃两个阶段,对于厚度相同的两级组合式铝蜂窝结构这两个阶段的转换变形应变约为0.5,嵌入阶段所吸收的能量占总吸能比约为25%;组合蜂窝结构的吸能效率曲线存在两个相当的峰值,约为40%.与准静态结果对比,动态加载条件下,组合式蜂窝结构吸能效果更好.      

闭孔泡沫铝压缩力学性能的实验和三维有限元模拟

基于X射线电子计算机断层扫描技术,建立了反映闭孔泡沫铝真实结构的三维有限元模型.对闭孔泡沫铝准静态和动态压缩力学性能进行了实验和数值模拟,分析了闭孔泡沫铝的变形特性及力学性能,验证了模型的可靠性.结果表明,准静态压缩下,试件主要沿加载轴45°方向产生塑性变形.压缩速率为低速时,其变形模式与准静态相同.闭孔泡沫铝试件截面上结构薄弱处首先出现应力集中,材料达到塑性屈服.在高速压缩下,试件加载端首先达到塑性屈服.比较闭孔泡沫铝不同应变率下的屈服强度,动态压缩下的屈服强度远高于准静态压缩下的.应变率280~700 s-1下,其屈服强度变化不明显,应变率继续升高至2 000 s-1,屈服强度略微提高.      

铝单晶中单根位错线滑移过程的计算机模拟

采用Ｖｏｎ Ｎｅｕｍａｎｎ抽样方法，对面心立方点阵铝单晶中的位错，在四个｛１１１｝滑移面上三个｛１１０｝滑移方向上的滑移过程进行了计算机模拟，所得结构与实测数据符合较好，同时，通过对稳定态单根位错线上的角度进行计算机模拟，得出了抽样方法与曲率半径无关的结论。     

面心立方金属的基于位错密度的循环本构模型

在晶体塑性理论框架下,建立适用于面心立方金属多晶材料的基于位错密度的循环本构模型.在各向同性硬化律中总位错密度被离散为螺位错和刃位错两部分,考虑了位错增殖、湮灭和相互作用的演化机制,同时采用了修正的非线性随动硬化律,建立单晶的循环本构模型,通过显式尺度过渡准则,把该模型拓展到多晶尺度.应用该模型模拟了典型面心立方结构材料多晶铜的棘轮行为.数值模拟结果表明,该模型不仅可以从多晶尺度模拟材料的棘轮行为和循环硬化特征,还可以从单晶尺度预测不同晶向和不同应力水平下的棘轮行为.     

高聚物黏结炸药模拟材料冲剪实验下的动态变形破坏研究

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对一种高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料的冲剪实验进行加载. 利用高速摄影装置记录材料动态变形破坏过程,结合数字散斑相关技术,对典型加载条件下的位移场和应变场进行了分析,对PBX模拟材料动态变形破坏现象和机理进行了分析. 实验结果验证了DIC方法用于PBX模拟材料动态测量的可行性.     

钛-铝扩散焊及接头拉伸性能的分子动力学模拟

利用分子动力学软件LAMMPS模拟钛-铝扩散焊过程,分析700K,50 MPa时接触表面附近钛原子和铝原子扩散情况,并对不同冷却速率下的过渡层结构进行分析,发现过快的冷却速率导致过渡层结构的非晶化.同时,研究接触表面粗糙度对扩散的影响.结果表明:表面粗糙度是影响扩散过程的重要因素.对扩散后试样在不同应变率下进行拉伸测试,研究接头力学性能,发现高应变率下拉伸性能要好于低应变率下的拉伸性能,拉伸时,钛部分的变形机制为孪晶,铝部分的变形机制为滑移,接头屈服强度为相同尺寸单晶钛的62%左右,单晶铝的74%左右.     

射频溅射Fe1—xNix／Cu超晶格的结构与磁性

应用射频溅射技术制备了面心立方结构的Ｆｅ１－ｘＮｉｘ／Ｃｕ（ｘ＝０．２６－０．５４）金属超晶格，ＭｇＯ单晶衬底的采用以及在面心立方结构的Ｃｕ上实施外延等措施保证了在Ｎｉ质量分数低至０．２６时Ｆｅ－Ｎｉ合金层仍保持了良好的面心立方的晶体结构，而且直到液氦温区这种面心立方结构仍是稳定的，磁性测量表明，当Ｆｅ－Ｎｉ合金层的Ｎｉ质量分数低至接近因瓦合金成分（ｘ＝０．３５）时，其合磁矩呈下降趋势，即表现出偏     

有限变形条件下多晶体弹-塑性有限单元法

根据由考虑面心立方晶体滑移特性而建立的矩阵形式的晶体弹塑性本构方程,以及滑移的泛函式,推导出了大变形条件下的晶体弹－塑性有限单元法的计算公式,并绘制了程序框图。对双晶铝试样采用八结点六面体等参单元进行了有限元计算,结果证明该方法是可行的。