基于微结构分析定义应变路径非比例度

对316L不锈钢进行了单轴及多轴非比例循环加载低周疲劳实验及其微结构的观察，研究了非比例循环附加强化对应变路径依赖性的微观机理，分析了位错自由运动间距的分布规律．结果表明：316L不锈钢在非比例循环加载下产生的附加强化与材料中的多滑移位错结构的形态与尺寸直接相关，滑移面上的位错自由运动间距服从正态分布，位错自由运动间距的统计平均值与宏观等效饱和应力幅值之间呈现线性对数关系．基于上述研究结果，以位错自由运动间距统计平均值给出了应变路径非比例度的定义，结果表明：在单轴循环应力-应变关系式中引入新的非比例度的定义可以较好地描述应变路径对材料非比例循环变形行为的影响．     

铸造铝合金在多轴非比例载荷下的低周疲劳行为研究

主要研究了356铸造铝合金在多轴非比例载荷下的低周疲劳性能。结果表明，合金在循环变形过程中表现为循环硬化特征，循环硬化的程度表现出对非比例加载路径的依赖性；在相同等效应变幅值下，合金的非比例加载低周疲劳寿命小于比例加载，且非比例加载低周疲劳寿命也表现出对非比例加载路径的依赖性；在多轴疲劳寿命预测模型中考虑非比例加载路径对疲劳寿命的影响可以大大提高寿命模型预测的精确度。     

挤压AZ31B镁合金多轴疲劳寿命预测

采用挤压AZ31B镁合金薄壁圆筒试样.分别进行了单轴和多轴加载下的对称应变控制疲劳实验.研究了不同加载路径对疲劳寿命的影响.单轴加载包括对称拉压和扭转路径,多轴加载包括45°比例加载和90°非比例加载路径.结果表明,在加微的等效应变幅值为0.3%—0.55%附近,4冲加载路径下的应变-寿命曲线均出现了不连续的拐点;比例加载路径在等效应变幅大于0.45%时疲劳寿命最高,拉压路径在等效应变幅小于0.45%时疲劳寿命最高;非比例加载路径的疲劳寿命最低.使用基于临界平面法的多轴疲劳模型FS,SWT以及修正SWT分别预测了各个路径加载下的疲劳寿命.预测结果表明,SWT模型对于拉压和循环扭转加载下寿命预测结果误差较大;FS模型与修正SWT模型可以较好地预测挤压AZ31B镁合金各个路径加载下的疲劳寿命.     

加载频率对中温环境下疲劳裂纹扩展的影响

由于材料或环境的因素,加载频率对疲劳裂纹扩展速率将产生很大的影响,以工业Ｔｉ为对象,研究了中等温度环境下疲劳裂纹扩展性能及加载频率的影响,并用弹、粘塑性理论对其进行了理论上的探讨,基于该理论导出的本构关系和利用有限元方法,对裂纹尖端的应力应变进行了分析,结果表明,粘塑性应变范围和Ｊ积分范围可作为裂纹扩展的控制参数,能很好地反映加载频率对裂纹扩展的影响。     

42CrMo钢在非比例循环加载下的塑性流动分析

本文对调质态的４２ＣｒＭｏ钢在比例循环加载和双轴非比例圆形应变路径下的流动特性进行了实验研究，在圆形应变路径下，塑性应变率与偏应力，偏应力率的夹角以及塑性模量在一个循环周次内呈周期性波动，且随着等效应变幅值增加，波动工明显减小，在相同等效应变幅值下，圆形应变路径的平均塑性模量大于扭转路径的循环饱和塑性模量，且等效应变幅值越小，两者差别越大，在等铲应变幅值较小时，等效剪应变与轴向应变的响应等效性径差     

考虑IMC影响的PBGA无铅焊点温度循环有限元数值模拟

采用ANSYS统一Anand粘塑性本构方程描述SnAgCu焊点非弹性形变.对考虑IMC的PBGA焊点与不考虑IMC的PBGA焊点在温度循环载荷作用下的应力应变响应进行分析比较.结果表明,远离中心位置的外侧焊点承受更大的应力应变;在温度循环加载过程中IMC层积累了较大的应力;由于IMC层的硬脆性材料特性,应力不会通过塑性形变释放,使焊料在高应力IMC界面发生较大的塑性形变;IMC焊点高应力集中区的应力应变迟滞回线所代表的应变能高于不考虑IMC的焊点,导致其热疲劳寿命远低于不考虑IMC的焊点,与实际温度循环试验结果更为接近.     

紫铜的非比例循环塑性变形行为实验研究

对紫铜在非比例循环加载下的循环行为进行了实验研究,开展了圆形和菱形应变路径的双轴非比例循环加载试验,并进行了４种具有平均应力排比例循环路径的循环棘轮试验,实验研究表明,紫铜的塑性应变率方向和塑性模量的演化强烈地依赖于应变路径形状和等效应等幅值;紫铜的非比例循环棘轮行为也明显依赖于加载路径形状、幅值,平均庆力及其历史。     

基于蠕变模型倒装芯片焊点疲劳寿命预测

采用有限元方法对倒装芯片的焊点进行数值模拟计算分析。结果表明,等效蠕变应变和等效塑性应变的最大值在芯片下的边缘焊点上表面;对焊点应力应变进行时间历程处理,在循环的开始阶段,应力松弛现象显著,同时塑性应变和蠕变应变都存在累积叠加趋势;对应力应变迟滞回线研究,发现曲线呈现周期性变化,随着温度的循环加载并趋于稳定。凭借Solomon模型和Shine and Fox模型,基于塑性应变和蠕变应变的交互作用,计算焊点的疲劳寿命,模拟结果和实际情况基本接近。     

高强钢动态力学性能及断裂行为研究

对某马氏体高强钢材料进行准静态及动态拉伸试验,得到在不同应变率下材料的应力-应变关系.对Johnson-Cook模型中的应变率强化系数C进行修正,建立了考虑应变率效应的高强钢本构关系.通过对不同应变率、不同加载状态试验的断裂应变进行分析,结果表明,应变率对断裂应变的影响没有规律,而随着应力三轴度的增加,材料的断裂应变降低.对Johnson-Cook断裂模型的参数进行修正,建立了考虑应力三轴度的断裂模型.将Johnson-Cook本构模型和断裂模型的相关参数输入到ABAQUS中进行仿真模拟,仿真结果与试验结果基本一致,从而验证了该本构模型与断裂模型的正确性.     

基于单轴拉伸试验、模拟及优化方法的材料本构识别

基于材料单轴拉伸试验及与其有限元模拟的结果的对比,采用优化方法对材料本构模型参数进行识别。假定材料的应力应变关系可以用Ludwick型本构模型来拟合,以材料单轴拉伸试验拉伸载荷-位移关系曲线与有限元数值模拟得到的拉伸载荷-位移曲线的差值的绝对值作为目标函数,以材料本构参数为设计变量,建立了材料本构参数识别优化模型。采用多目标粒子群算法,通过使目标函数极小化来识别材料本构参数。以Q235钢为例,获得了拉伸试验试件颈缩后的真应力与真应变的本构关系,验证了该方法的有效性。     

多轴载荷下ZL101铝合金的低周疲劳行为

研究不同等效应变幅下ZL101铝合金在多轴比例和非比例载荷下的低周疲劳行为,并用透射电镜观察合金的疲劳行为中的位错结构。结果表明：合金在两种加载方式下均表现为循环硬化;在非比例载荷下合金表现出附加强化,但程度不明显;合金的疲劳寿命随等效应变幅的增加而降低,合金在非比例加载下的疲劳寿命低于比例加载时的疲劳寿命。对位错结构的观察表明,随等效应变幅度的提高,合金的低周疲劳位错结构从交叉位错带转化为位错胞,合金在非比例加载下更易形成位错胞结构。     

非比例加载路径下TRIP钢的应变硬化行为

通过大试样拉伸与小试样拉伸相结合的方法,分析冷轧TRIP780钢的瞬时应变硬化速率随应变水平的变化规律,详细讨论不同应变路径下TRIP钢应力应变曲线体现出的硬化特性,并对微观组织的演变进行扫描电镜观察。结果表明,TRIP钢不仅具有较高的初始硬化能力,而且具有较长应变范围内的后续硬化能力;非比例加载路径下TRIP钢应力应变曲线表现出了软化效应、瞬时硬化能力和相交效应;加载路径的改变,可引起位错的运动方向和稳定性发生改变,从而影响硬化行为。     

Experimental investigation of plastic deformation of stainless steel for cyclic loading at low temperature

Cyclic plastic deformation of stainless steel SUS 304 is experimentally investigated at low temperature of liquid nitrogen (77 K) under various cyclic loading conditions Thin walled tubular specimens are subjected to cyclic loading under constant strain ranges. At low temperature, the material shows remarkable hardening by cyclic loading comparing with cyclic loading at room temperature. The hysteresis curves of stress-strain relations by cyclic loading are saturated by increasing the cycle numbers. The saturation tendency depends on loading direction. The saturated stress values are related with cumulative plastic strain of cyclic loading. The prestraining is given at 77 K by axial and torsional loadings, and subsequent cyclic loading under constant strain range is conducted at 77 K. The cyclic stress-strain curves are saturated by increasing cyclic numbers. At small cyclic numbers, cyclic plastic deformation depends on the prestrain direction. The directional effect of pre-strain on cyclic loading becomes small with increasing number of cycles.     

非比例载荷下Al-7Si-0.3Mg合金的循环特性及微观机理

在等效应变幅为0.22%时, 研究了Al--7Si--0.3Mg铸造铝合金在比例、圆形、正方形、菱形、矩形与椭圆形路径下的循环变形行为, 并用TEM观察了疲劳失效试样的位错结构. 结果表明: 在多轴加载条件下, 材料均表现出循环硬化现象, 循环硬化的速率和程度对加载路径有依赖性; 非比例载荷下材料的疲劳寿命远小于比例加载时的寿命, 且非比例加载下的疲劳寿命对各种非比例加载路径有依赖性, 其中圆形路径下疲劳寿命最短; 位错在不同的加载路径下形成不同的组态结构, 位错与强化相、枝晶界及位错间的交互作用是铸造铝合金发生循环硬化的主要原因.     

SS304不锈钢高温非比例多轴加载下时相关循环变形行为的实验研究

在973 K下,对SS304不锈钢多轴循环加载下的时相关应变循环特性和时相关棘轮行为进行了实验研究.揭示了材料在不同加载路径、不同加载速率以及不同保持时间下的循环软/硬化特性和棘轮变形行为.结果表明：在高温下,材料的循环软/硬化和棘轮变形均体现出明显的时相关效应,即其循环变形行为不仅强烈依赖于加载速率,而且还明显依赖于保持时间;另外,材料的变形行为在高温下也具有强烈的加载路径依赖性.研究得到了一些有助于后续建立时相关本构模型的结论.     

316不锈钢的非比例循环特性

本文对316L，316LN不锈钢进行了单轴及双轴非比例循环加载试验研究，对这两种钢的循环硬化、塑性流动特性以及单轴随动硬化特性进行了分析，发现这些材料的循环特性不但依赖于等效应变幅值，更依赖于应变路径，得到了这两种材料的循环变形的一些有意义的结果。     

高温多轴非比例循环加载试验技术

通过对实验室现有试验设施的改进和自动控制软件的设计与编制，建立了完善的高温多轴非比例循环加载试验技术。该技术的建立为进行工程材料的高温多轴疲劳特性研究，以及工程热端零部件的工程设计、定寿和延寿等提供了技术支持和便利的试验条件。     

剪切修正GTN模型在拉剪变路径加载问题中的适用性

为评估含剪切修正项GTN模型在非比例加载条件下的适用性,以一组缺口圆棒试样的拉剪变路径加载试验结果为依据,运用有限元软件ABAQUS/Explicit模块及用户子程序VUMAT进行平行仿真分析。研究结果表明:在大预变形下的拉剪变路径加载条件下,增长的预应变会加快后续拉伸过程中孔洞的增长率,导致材料提前断裂。同时,结合断口宏观与微观形貌分析,研究了非比例加载过程材料的损伤演化机理。AA2024铝合金在拉剪变路径加载条件下的断裂机制为拉-剪混合断裂,随着预扭作用的增强,剪切断裂逐渐取代拉伸断裂成为主导的断裂模式。