《厚板軋制內部裂紋演變多尺度模擬基礎》是依託東北大學，由喻海良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：厚板軋制內部裂紋演變多尺度模擬基礎
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：喻海良
- 依託單位：東北大學
- 批准號：51105071
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
厚板軋制過程，產品厚度大、變形滲透難，心部易出現裂紋缺陷。採用帶有內部裂紋的連鑄坯對軋制過程裂紋演變與消除行為進行實驗研究，檢測軋制前後裂紋附近區域晶粒尺寸、取向與分布，檢測軋後裂紋癒合情況。建立軋件內部裂紋演變的多尺度數值分析模型：採用熱力耦合有限元分析帶有預置裂紋的軋件變形行為，獲取裂紋附近區域應力、應變、溫度等；以此和實驗結果，建立帶有裂紋的晶體塑性有限元模型，分析晶粒變形行為及其對裂紋演變的影響，獲取晶粒形變儲存能分布；以此和實驗結果，建立帶有裂紋的CA模型，分析變形後裂紋附近區域再結晶行為及其對裂紋演變的影響。通過巨觀有限元、晶體塑性有限元和CA法分析軋制過程裂紋演變行為，結合實驗結果，揭示不均勻塑性變形條件下厚板內部裂紋演變和消除機制。課題對完善避免裂紋擴展和利於裂紋消除的軋制理論等具有重要意義，為建立塑性變形條件下帶有缺陷的金屬材料變形行為多尺度數值分析模型奠定基礎。
結題摘要
金屬塑性變形過程中裂紋癒合是一個非常重要的科學問題，通過本基金資助，課題取得了以下突破： （1）採用熱力模擬試驗機，採用預置裂紋的方式系統研究了應變、應變速率、變形溫度等對裂紋癒合的影響，並討論了裂紋癒合的主要機制。研究結果於2014年發表在冶金領域國際權威期刊《Metallurgical and Materials Transactions A》。 （2）提出一種預置軋件內部裂紋的新方法，通過在軋件上鑽孔、填充鋼棒可預置出平行及斜置裂紋、孔洞和夾雜物。採用這種方法在軋件厚度方向不同位置預置出平行裂紋，通過實驗研究了裂紋在軋制條件下的演變過程。相關研究結果於發表在綜合性學術期刊《Plos One》、《東北大學學報》上。 （3）將裂紋癒合的研究擴展到軋制過程軋件內部界面的冶金結果。在該問題上，首次採用界面等效應變作為判據分析了軋制過程中軋件內部界面冶金結合的相關影響因素。研究結果發表在《Scientific Reports(Nature Publish Group)》、《Metallurgical and Materials Transactions A》等國際權威學術期刊。 （4）為了更真實地對軋件內部裂紋的閉合過程進行數值模擬，採用預置表面粗糙度的方式對軋件內部裂紋的演變行為進行了研究。相關研究結果發表在《International Journal of Advanced Manufacturing Technology》。（5）採用元胞自動機方法對金屬材料變形過程組織性能預備進行了研究，相關研究結果發表在《Computational Materials Science》、《金屬學報》等期刊。 （6）在金屬材料裂紋癒合研究的基礎上，將相關理論擴展到複合材料軋制、疊軋等研究。相關研究結果發表在《Scientific Reports》、《Materials and Manufacturing Processing》等期刊。 在這些研究結果的基礎上，我們認為金屬材料界面的遷移在金屬複合材料製備等領域具有重要研究前景，屬於國際前沿領域，值得基金委進一步支持相關研究。
