文档介绍：中国科学技术大学
博士学位论文
金属的应变率敏感性
姓名:秦焜
申请学位级别:博士
专业:工程力学
指导教师:胡时胜;杨黎明
20090201
摘要应力实奶岣叨黾印=鹗舻挠Ρ渎拭舾行允怯Ρ渎市вΦ奶卣飨窒蟆>」芏金属应变率效应进行了许多研究探索,到目前为止,金属应变率效应及其应变率敏感性的物理本质还没有确定,尚需要进一步研究。本研究首先运行位错动力学模拟程序对金属铝的应变率效应进行了模拟计算,通过对模拟结果的深入分析,揭示出被激活位错源数目随着应变率提高而增基于对上述现象的解释分析,提出关系在应变率效应中所起的重要作用一建立了宏观塑性应变率与细观位错运动性质的联系:提出位错速度对应力应中流变应力的变化。依据关系和位错运动的动力学关系对应变率效应的细观机理进行了定性解释。依据对应变率效应的解释,对与应变率效应有关的多种试验现象做出了新的分析解释。对材料应变率敏感性随温度变化的现象进行变曲线进行了分析,明确提出了应力应变曲线中受应变率直接影响部分一过渡段解释,深化了对应变率效应的认识;提出了应变率效应与应变硬化效应可分别研究的观点,完善了对应变率效应细观机理的认识。依据位错运动的关系和研究位错速度对应力依赖关系的分子动力学子动力学模拟来研究位错速度对应力的依赖关系,依据数值模拟结果分析原子性用中等规模的二维分子动力学模型数值模拟分析了鹗糁形淮硭俣榷应力的依赖关系。对模拟结果的分析表明:鹗糁形淮硭俣榷杂ασ览倒系及其应变率敏感性主要取决于金属的原子量庸咝,而不是其原子势。基于上述分子动力学模型,数值模拟了諪金属Α⒁⑼⒛铝形淮硭俣榷杂ασ览倒叵怠T诔跏嘉淮矸植枷嗤偕柘拢治龅贸稣种本研究分别在细观尺度和微观尺度上,基于位错理论和分子动力学模拟理论,应用位错动力学模拟和分子动力学模拟方法,对金属的应变率效应机理进行了深入研究。金属应变率效应通常是指其力学性能鞫α推苹登慷鹊随应变加的细观现象。基于这一发现并结合位错理论分析,提出了建立应变率与应力联系的新途径,即通过位错源长度来建立流动应力与应变率之间的关系。的依赖关系是描述位错运动中的动力学关系,提出此动力学关系决定了应变率效了分析,所得结论与现有试验结果相符;对晶体材料在恒应变率加载下的应力应的概念:结合位错运动分析,对恒应变率加载下晶体材料的应力应变曲线进行了方法,提出了研究金属原子性质与其应变率敏感性关系的分析方法;然后开展分质邮疲恿对金属应变率敏感性的影响。鹗舻挠Ρ渎拭舾行耘判蛴攵圆糠諪金属应变率敏感性排序的经验性认’
关键词:鹗簦Ρ渎市в恚淮砝砺郏淮矶ρD猓肿佣识相符。学模拟,应变率敏感性,塑性摘要
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本彤座邀签字日期:!D本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或了明确的说明。作者签名:签字日期:导师签名:
第滦髀叮。、应变率效应研究进展引言材料在动态载荷下的力学行为明显不同于静态载荷下的力学行为。动载荷下材料力学行为的主要特征是其屈服应力或流动应力随应变率的增加而上升,即所谓的应变率效应或材料应变率敏感性。尽管所有材料在一定的应变率范围内都表现出应变率敏感性,对于任一给定的应变率,不同材料的应变率敏感性却是显著不同的。某些材料的应变率敏感性明显大于其它材料。例如,在多数情况下铜比铝对应变率敏感,而铅又比铜对应变率更敏感。到目前为止,导致材料应变率敏感性差异的机理尚不明了,需要研究确定。基于微观分析建立材料本构关系是近些年的研究热点,在近二十年中取得了很多研究进展,特别是基于位错动力学模拟和分子动力学模拟的相关研究。这些进展为进一步的研究奠定了基础。本文将着重于在微观尺度研究材料应变率敏感性的机理。微观尺度分析是研究材料变形机理的主要技术途径,也使其不同于基于现象学的材料力学行为的研究。宏观尺度上的材料应变率效应研究大多是基于现象学方法的,侧重于拟合和归纳实验数据来获得材