金属塑性与超塑性拉伸失稳及其力学解析

论文摘要

本论文主要讨论和研究了理想试样的超塑性变形的稳定性。文中建立了描述拉伸变形过程的模型,定义和讨论了变形过程的四个失稳状态,指出Considère、Hart、Ghosh和Jonas所提出的稳定性准则描述的是应变速率敏感性材料在不同变形路径下的失稳发生。γ= 1描述的是恒应变速率拉伸变形中的失稳,γ= 1 + m描述的是恒速率拉伸变形中的失稳,而γ= 1 ? m描述的是定载荷拉伸变形过程中的失稳。由于在定载荷拉伸变形过程中,载荷是恒定的,因此载荷不能做为判断失稳的参考量,故Hart将试样截面积的变化做为判断失稳的参考量。结合数学模型给出了应变速率波动模型,利用数学模型解出了全面反映力学参量与材料参数之间关系的超塑性流动方程。对理想试样的四个失稳状态的失稳应变进行了预测,借助于数值计算的技巧给出了非理想试样断裂应变的预测公式。

论文目录

• 第1章 绪 论
• 1.1 失稳的定义及其判定准则
• 1.1.1 失稳判定准则γ= 1
• 1.1.2 失稳准则γ= 1 -m
• 1.1.3 失稳准则γ= 1 + m
• 1.1.4 J. J. Jonas 带缺陷的失稳准则
• 1.1.5 Hutchinson 的长波长线性分析
• 1.1.6 I.-H. Lin 的失稳理论
• 1.1.7 Li Chuan Chung 的失稳理论
• 1.2 失稳的扩散速率（不稳定性的发展）及m 、n和各种缺陷对失稳的影响
• 1.2.1 Hart 的非均匀性发展
• 1.2.2 Jonas 的缺陷及其对拉伸稳定性的影响
• 1.2.3 Ghosh 的失稳扩散理论
• 1.2.4 Hutchinson 的非线性长波长失稳扩散理论
• 1.2.5 Nichols 的失稳扩散
• 1.2.6 Kocks 的应变速率梯度的变化
• 1.2.7 I.-H.Lin 的截面斜率的发展变化
• 1.2.8 畑山東明的非均匀变形行为
• 1.2.9 Farghalli 的局部流动和颈缩形成
• 1.3 失稳应变与断裂应变的预测以及m 、n 值对失稳应变与断裂应变的影响
• 1.4 本论文的研究内容
• 1.4.1 问题的提出
• 1.4.2 本论文的整体思路与研究内容
• 第2章 超塑性拉伸变形的数学模型及稳定性分析
• 2.1 数学模型的建立
• 2.1.1 基本公式
• 2.1.2 模型的建立
• 2.2 稳定性分析
• 2.3 模型解析
• 2.3.1 定载荷情况
• 2.3.2 恒应变速率情况
• 2.3.3 恒速率情况
• 2.4 模型的应用
• 2.4.1 应变速率敏感性指数m 与应变硬化指数γ的量纲
• m 的本质'>2.4.2 本构方程σ= kε^m的本质
• 2.5 本章结论
• 第3 章 超塑性变形的四个失稳状态
• 3.1 载荷失稳与几何失稳
• 3.1.1 载荷失稳
• 3.1.2 几何失稳
• 3.2 应力失稳
• 3.3 断裂失稳
• 3.4 本章结论
• 第4 章 超塑性拉伸变形的应变速率波动模型
• 4.1 超塑性材料的应变速率敏感性
• 4.2 超塑性拉伸变形的应变速率波动模型
• 4.3 建立新的本构方程
• 4.4 本章结论
• 第5 章 非理想试样超塑性拉伸变形与失稳应变、断裂应变的预测
• 5.1 带缺陷试样的超塑性变形行为
• 5.2 颈缩变化对超塑性拉伸变形的影响
• 5.2.1 定载荷拉伸下非均匀发展
• 5.2.2 恒应变速率拉伸下非均匀发展
• 5.2.3 恒速率拉伸下非均匀发展
• 5.2.4 恒应力拉伸下非均匀发展
• 5.3 失稳应变的预测
• 5.3.1 载荷失稳应变
• 5.3.2 几何失稳应变
• 5.3.3 应力失稳应变
• 5.3.4 断裂失稳应变
• 5.4 带缺陷试样的断裂应变
• 5.4.1 几何缺陷下试样的断裂应变
• 5.4.2 机械缺陷下的断裂应变
• 5.4.3 混合缺陷下试样的断裂应变
• 5.5 本章结论
• 第6 章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间公开发表的学术论文
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢