基于細(xì)片層狀微結(jié)構(gòu)珠光體材料損傷本構(gòu)關(guān)系的研究.pdf

1、珠光體材料的重要特性之一是在非對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)下循環(huán)蠕變速率的減緩并趨于塑性安定以及材料對(duì)循環(huán)蠕變史的記憶與恢復(fù)；同時(shí)珠光體材料的宏觀力學(xué)性能與其細(xì)觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，在很大程度上取決于珠光體材料的微結(jié)構(gòu)及其相互作用。珠光體材料為兩相材料，它由大量隨機(jī)取向的珠光體團(tuán)組成，每一珠光體團(tuán)由包含大量鐵素體片和滲碳體片交互疊合而成。實(shí)驗(yàn)表明，具較小片層間距的珠光體材料具有較好的耐磨性和抗接觸疲勞能力。已有的關(guān)于珠光體鋼的本構(gòu)模型多難以考慮珠光體材料的微

2、結(jié)構(gòu)及其相互作用，難以解釋珠光體材料何以具有較好的綜合力學(xué)性能，因此有必要發(fā)展一種多層次的細(xì)觀力學(xué)分析方法以研究此材料在復(fù)雜加載條件下計(jì)及微結(jié)構(gòu)特征的宏觀響應(yīng)特性，使材料的強(qiáng)度、疲勞壽命的預(yù)測(cè)與其微結(jié)構(gòu)及各組成相的損傷及微觀應(yīng)力應(yīng)變演化規(guī)律聯(lián)系起來，進(jìn)而為材料微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 本文基于非經(jīng)典塑性理論和連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)，在已有的具有細(xì)片層狀微觀結(jié)構(gòu)珠光體團(tuán)的彈塑性本構(gòu)方程的基礎(chǔ)上，采用Gurson模型考慮了鐵素體相的孔洞型損

3、傷，建立了基于有限大橢球體中含橢球形孔洞的細(xì)觀損傷模型，在此基礎(chǔ)上研究了應(yīng)力三軸度、孔洞形狀及大小等對(duì)材料損傷演化的影響，進(jìn)一步得出了混合強(qiáng)化材料的損傷演化率，將其嵌入鐵素體相的本構(gòu)描述，得出了珠光體團(tuán)的損傷本構(gòu)模型。進(jìn)而采用Hill自洽方法，得到了珠光體材料宏觀損傷本構(gòu)描述，并發(fā)展了相應(yīng)的數(shù)值方法與程序。對(duì)典型珠光體雙相材料BS11在復(fù)雜加載史下的響應(yīng)特性的進(jìn)行了分析，得到了與實(shí)驗(yàn)相吻合的結(jié)果。對(duì)BS11在典型輪軌接觸摩擦應(yīng)力狀態(tài)下的