动态加载下高纯铝中微孔洞长大与贯通的动力学行为

论文摘要

采用Ls-dyna瞬态动力学有限元程序,对纯铝样品中单个微孔洞的长大和两个微孔洞贯通的动力学行为进行了数值实验研究,主要开展的研究工作如下:1)采用Ls-dyna瞬态动力学有限元程序,对平板撞击加载下含初始杂质的纯铝样品中微孔洞的长大行为进行数值实验研究,结果表明:①微孔洞首先从杂质与基体的边界处开始成核,随后在局部严重塑性应变驱动下快速线性增长;②微孔洞半径的增长速率与冲击加载强度两者之间近似成线性关系;③材料屈服强度和初始杂质的大小都对微孔洞相对增长的速率有明显的影响2)采用圆柱体胞模型分析方法,对含球形微孔洞的损伤材料在不同加载应变率条件下的动力学响应行为进行了有限元分析,计算结果表明:①微孔洞的失稳性快速增长,是导致体胞模型的宏观平均应力达到一个峰值后快速下降的物理机制;②把宏观平均应力峰值看作是材料的失稳临界应力,其与材料的层裂强度具有一定的可比性,它们都随着加载应变速率增大而增大;③应力三轴度的微小变化对材料的失稳临界应力和微孔洞增长速率都有明显的影响,应力三轴度越高,材料的失稳临界应力越大,微孔洞增长越快。3)采用圆柱体胞模型分析方法,对含两个球形微孔洞的损伤材料在不同加载应变速率、不同孔洞初始韧带距离、不同本构特性以及不同应力状态下的动力学响应行为进行了有限元分析,结果表眀:①孔洞初始韧带距离对于孔洞临界韧带距离影响比较小;②加载应变速率的值越大则对应的孔洞临界韧带距离也越大;③塑性应变硬化的程度越高则孔洞临界韧带距离的值越小;④应力状态对于微孔洞的贯通有明显地影响,平面应力状态下微孔洞贯通最容易,然后是平面应变状态,轴对称状态下的微孔洞最难贯通。4)基于对微孔洞长大动力学行为的数值计算和理论分析,提出了一个形式简洁而且使用方便的新损伤演化模型,并借助Ls-dyna程序为用户提供的程序接口,成功地对Ls-dyna程序进行二次开发,以无氧铜平板撞击层裂实验为例,采用二维轴对称模型开展数值模拟研究,成功地检验了新损伤演化模型的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 纯铝中微孔洞长大的动力学行为
• 2.1 平板撞击下试件中微孔洞长大的动力学行为
• 2.1.1 计算的有限元模型
• 2.1.2 计算结果的讨论与分析
• 2.2 运用圆柱体胞模型分析纯铝中微孔洞长大的动力学行为
• 2.2.1 轴对称体胞模型
• 2.2.2 计算结果讨论
• 2.3 本章小结
• 3 纯铝中微孔洞贯通的动力学行为
• 3.1 有限元模型
• 3.2 孔洞开始贯通的表征
• 3.3 计算结果讨论
• 0）₀ 的影响'>3.3.1 （ILD/d₀）₀的影响
• 3.3.2 加载应变速率的影响
• 3.3.3 材料屈服强度的影响
• 3.3.4 塑性应变硬化的影响
• 3.3.5 材料应变率硬化的影响
• 3.3.6 应力状态的影响
• 3.4 本章小结
• 4 损伤演化模型构建及检验
• 4.1 损伤演化模型的构建
• 4.2 损伤演化模型的检验
• 4.3 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录A
• 在学研究成果
• 致谢