晶體塑性成形的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著各種先進(jìn)的電子儀器的發(fā)展，以及力學(xué)在金屬學(xué)中的更為廣泛的應(yīng)用，科學(xué)家可以對金屬微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行越來越深入的研究。 目前對于金屬塑性行為的研究更多的是從宏觀方面去研究。而對于微觀狀態(tài)下金屬發(fā)生塑性變形的機(jī)理的研究還不夠完善。金屬的塑性變形行為與材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的，而如何利用這些材料的細(xì)觀信息為材料成形領(lǐng)域所服務(wù)就成為了一個新的熱點研究領(lǐng)域。晶體塑性變形理論正是解決這一問題的基礎(chǔ)。晶體塑性變形理論構(gòu)建了材料的宏觀變形和微觀變

2、形的橋梁，為我們更細(xì)致的分析，研究材料的宏觀變形提供了理論依據(jù)。 晶體塑性成形理論涉及到多方面的問題。其中最基本，最基礎(chǔ)的就是微觀狀態(tài)下晶體的位相分布情況。本文首先闡述了晶體的初始分布情況，涉及了晶粒的大小，形狀和位相情況。對于晶體的位相分布情況進(jìn)行模擬有多種數(shù)學(xué)模型，本文采用了Voronoi圖數(shù)值模擬方法。文章簡要闡述了利用Voronoi圖的數(shù)學(xué)和幾何性質(zhì)，并提出了voronoi圖的算法。 針對目前大部分的學(xué)者還都是應(yīng)

3、用Taylor模型進(jìn)行本構(gòu)關(guān)系的研究，但是對于Taylor模型中的滑移機(jī)制在國內(nèi)外的科技文獻(xiàn)中還沒有比較詳盡展開討論與介紹的問題，本文著重對晶體塑性變形的幾何學(xué)和運動學(xué)理論作了詳細(xì)的闡述。其中重點以Taylor模型闡述了晶體的滑移機(jī)理與運動機(jī)制。首先闡述了判斷哪些滑移系先發(fā)生滑移的Schmid定律和最小塑性功原理。其次闡述了最基本的單晶體單滑移系滑移機(jī)制，單晶體的多滑移系滑移機(jī)制，最后闡述了多晶體滑移系滑移機(jī)制。 本文在總結(jié)和研

4、究前面晶體滑移運動幾何學(xué)理論的基礎(chǔ)上，建立了晶體滑移運動幾何學(xué)的模型。并采用FortranPowerStation4.0為開發(fā)工具，在Windows2000環(huán)境下以晶體滑移運動幾何學(xué)模型為基礎(chǔ)，對該模型的運動幾何學(xué)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。以滑移剪應(yīng)變，拉伸軸方向向量，晶體的邊界條件作為已知量，利用晶體滑移幾何學(xué)的理論知識計算出晶體變形后的新的邊界坐標(biāo)以及整個拉伸軸的伸長量。本文可以同時輸出所涉及到的各個中間變量。本模型有利于更好的理解晶體滑移