面心立方多晶體塑性變形有限元模擬.pdf

1、本文以有限元理論和晶體塑性力學(xué)為基礎(chǔ)，采用Voronoi圖表模擬多晶體微觀結(jié)構(gòu)，并對建模過程中的兩個主要因素：晶粒尺寸和晶粒取向以及計算過程中的兩個主要因素：網(wǎng)格劃分和晶粒數(shù)目對模型模擬計算結(jié)果的影響作了深入的討論，最終建立了面心立方晶格的多晶體塑性變形模型。從細觀層次（主要是指晶粒尺度）模擬研究了多晶體室溫單向拉伸變形行為，以工業(yè)純銅和GH4169為例，模擬計算了多晶體塑性變形過程的宏觀應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)，與實驗結(jié)果進行比較，得到如下結(jié)論：

2、
　　(1)Voronoi圖表通過真實材料的幾何學(xué)性質(zhì)和拓撲性質(zhì)，提供了平面晶格邊界，在各向同性和穩(wěn)定狀態(tài)生長假設(shè)下，不同晶粒之間的邊界可以用這些多面體很好的描述，而且它可以與晶核成形和隨機生長過程作比較，在模擬多晶體材料中具有很好的可靠性和有效性；
　　(2)晶粒數(shù)目和網(wǎng)格劃分的影響主要體現(xiàn)在計算精度要求上，晶粒數(shù)目的多少及網(wǎng)格劃分的疏密代表了計算過程中模型離散點的數(shù)量多少，模型離散點數(shù)量越多，計算過程中對晶粒變形、轉(zhuǎn)動情

3、況的數(shù)學(xué)記錄和描述數(shù)據(jù)點越多，模擬得到的結(jié)果也越精確，但相應(yīng)的計算效率會大大降低。實際模擬計算時應(yīng)綜合考慮模擬計算的精度和效率，選取適當(dāng)?shù)木Я?shù)目和網(wǎng)格劃分方法；
　　(3)晶粒取向?qū)δM計算的影響主要分為兩種情況，對于理想條件下的材料，可選用完全隨機分布的晶粒取向；對于含有較多織構(gòu)的材料，選用織構(gòu)取向。這兩種情況得到的晶粒取向具有廣泛的適應(yīng)性，可用于不同加工狀態(tài)下的真實材料中特殊晶粒取向的模擬；本文建立的Voronoi多晶體晶體