纳米晶体材料的本构模型研究进展

纳米晶体材料具有优异的力学性能，近年来，不少国内外研究者对纳米晶体材料的力学行为和本构模型进行了深入的研究。有针对性地回顾了国内外纳米晶体材料本构模型的研究工作，对国际上最新成果进行了评述，指出了尚未解决的一些关键技术问题。结合相关领域的最新研究成果，提出了今后应着重研究的4个关键点分别为：纳米晶体相与应变速率和晶粒尺寸相关的变形机理和本构方程、晶界相与应变速率和晶粒尺寸相关的变形机理和本构方程、含孔隙多相复合夹杂体的协调变形力学理论研究、实验制备和表征，并就这4个关键点提出了一些思路与建议。     

拉伸轴与孪晶界角度对纳米孪晶材料变形行为的影响

基于纳米孪晶材料独特的微结构及其内部变形机制,建立了相交于孪晶界剪切变形和平行于孪晶界剪切变形的几何模型,采用有限元模拟的方法分析拉伸轴与孪晶界角度对纳米孪晶材料变形行为的影响。等效塑性应变演化过程表明:即使是相邻的晶粒,它们的应变分布也有很大不同,这都是因为拉伸轴与孪晶界角度的影响。通过合理调整角度,可以有效地延迟剪切带的出现。但是随着孪晶片层厚度的减小,角度的影响越来越薄弱。     

含缺陷压力管道可靠性研究进展

对国内外关于含缺陷压力管道可靠性的研究进行了总结,分析了其局限性,进而提出了今后的研究方向。     

基于整体结构的纳米晶体材料力学模型

为了系统地分析晶粒尺寸、应变速率和缺陷对纳米晶体材料的影响,提出了1个新的本构模型,运用能量法描述纳米晶体的变形机理、微结构演变和力学行为.在模型中,晶粒和晶界作为一个整体共同承担位错和晶界滑移.通过对纳米晶体Ni在不同应变速率和晶粒尺寸条件下的实验,验证改进模型的可行性.与实验数据对比发现,预测的模型可以用来描述纳米晶体材料的力学性能.     

基于相的纳晶材料的本构方程

为了对实验观察到的纳晶Cu的高强度、高塑性给予合理的解释,建立了包含2种晶粒的材料模型:最细小晶粒(2 ～ 4nm)和普通纳晶晶粒(20 ～ 100nm).最细小晶粒可以看作普通纳晶晶粒的三晶交组成部分,普通纳晶晶粒由晶界影响区和晶内相组成.接着,分别建立晶界影响区和晶内相变形的本构方程.与文献实验结果进行了对比并获得了一致的结果.详细分析了最细小晶粒对于纳晶材料位错堆积能力和塑性的影响,证明其存在是材料高强度高塑性的成因.     

压力管道缺陷评定方法的现状与发展

综述了含缺陷压力管道安全评定的方法，并加以简要的评述，同时指出工程化、可靠性和智 能化是当前含缺陷压力管道安全评定方法的发展趋向。     

含穿透裂纹碳钢管道起裂载荷的电位测试方法

含缺陷压力管道起裂载荷的确定对于石化、化工压力管道的缺陷评定具有很重要的意义.进行了含穿透裂纹碳钢管道的断裂试验,并尝试采用直流电位法实测了6根20#碳钢管试样的起裂载荷,同时,利用工程上常用的计算含缺陷压力管道起裂载荷的EPRI工程方法进行了计算,两者比较可见,所采用的测试方法是可行的.     

纳米晶体材料不同晶粒尺寸与取向分布下力学性能的有限元分析

基于考虑晶粒尺寸和取向的弹性黏塑性本构模型,针对3组不同尺寸和取向分布的数字化微观结构模型,采用有限元模拟的方法分析晶粒尺寸和取向分布对纳米晶体材料拉伸力学性能的影响。结果表明:晶粒的尺寸和取向对纳米晶体材料的力学性能有着很明显的影响,且晶粒尺寸分布对力学性能的影响比取向分布的影响要显著。同时,尺寸均匀分布的晶粒中产生的剪切带相对于非均匀分布的晶粒中产生的要均匀,可以减小材料软化的局部性,较好地提高了材料的拉伸强度和韧性。     

含缺陷压力管线疲劳寿命预测计算方法

含缺陷压力管线经缺陷评定后,其疲劳寿命的估计具有重要的工程意义.将整个含缺陷压力管线作为一个整体,分析了含缺陷压力管线的疲劳裂纹扩展特点,提出了相应的含缺陷压力管线疲劳寿命预测计算方法.     

晶粒尺寸对纳晶材料断裂韧性的影响

建立了一个描述在纳晶材料中特殊旋转变形对裂纹钝化的影响的晶粒相关理论模型。特殊旋转变形由裂纹尖端的应力集中来驱动。由于特殊旋转变形导致临界裂纹强度因子增加,从而达到裂纹的钝化作用。计算了裂纹强度因子与晶粒尺寸的关系,结果显示由于晶粒的特殊旋转变形,使临界裂纹强度因子最大增加到50%。