基于晶體塑性理論的超薄帶材軋制數(shù)值模擬.pdf

1、超薄帶材區(qū)別于傳統(tǒng)的帶材，在航空航天、醫(yī)療器械等高科技領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用，而這對(duì)于超薄帶材的軋制生產(chǎn)提出了很高的要求，特別是軋制過(guò)程的制定和帶材表面的控制方面需要保持很高的精度。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)超薄帶材的宏觀探究比較深入，細(xì)觀層面研究相對(duì)較少，本文主要通過(guò)有限元軟件模擬分析超薄帶材軋制在細(xì)觀尺度上的變化情況。
　　帶材軋制細(xì)觀尺度的計(jì)算機(jī)模擬，首先需要在ABAQUS中建立隨機(jī)晶粒模型，本課題采用Voronoi多邊形算法，通過(guò)MA

2、TLAB軟件生成二維、三維隨機(jī)晶粒結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)并導(dǎo)入到ABAQUS中建模。然后，基于晶體塑性理論，利用ABAQUS中的用戶材料子程序UMAT編程建立適應(yīng)于細(xì)觀尺度的多晶體本構(gòu)模型，通過(guò)模擬單晶集合體的單軸拉伸，分析拉伸變形結(jié)果，并對(duì)模型中的晶粒邊界進(jìn)行幾何優(yōu)化，使晶粒模型達(dá)到理想的變形效果。
　　基于第一性原理，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求出晶體的晶格常數(shù)，利用MS軟件模擬了GCr15各相晶體的彈性常數(shù)，通過(guò)材料子程序調(diào)用不同晶體的彈性常數(shù)及各相關(guān)

3、參數(shù)，模擬了不同淬火時(shí)長(zhǎng)后GCr15的材料性能，選出最優(yōu)性能的淬火時(shí)長(zhǎng)材料作為靜態(tài)軋制中的帶材材料。建立超薄帶材靜態(tài)軋制模型，通過(guò)模擬帶材二維軋制過(guò)程，對(duì)軋帶模型中不同位置晶粒應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)對(duì)比分析，同時(shí)探究了晶粒取向和晶粒大小對(duì)軋制過(guò)程的影響。得出晶粒取向趨于軋制方向時(shí)有利于軋制效果，晶粒越小越有利于減小軋制后軋帶的應(yīng)力集中分布，這為實(shí)際生產(chǎn)中提供一定的對(duì)比參考。同時(shí)，模擬超薄帶材三維軋制過(guò)程，對(duì)比分析了軋制初始時(shí)、中間時(shí)和完成時(shí)軋帶晶