《考慮屈服面畸變現象的延性損傷模型構建及套用研究》是依託山東大學，由岳振明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：考慮屈服面畸變現象的延性損傷模型構建及套用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：岳振明
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
屈服面及其演化規律是描述金屬材料塑性變形行為的重要特徵。由於材料在製備和後續的塑性變形過程中，微觀織構產生取向性，影響了材料在不同載入方向的變形行為。因此研究屈服面演化規律，包括後繼屈服面膨脹、移動和畸變現象，對於預測複雜變形條件下的材料變形行為，特別是損傷有著重要的意義。本項目將基於塑性變形誘發微觀織構變形取向性的物理理解，引入誘發各向異性表征材料的後繼屈服面畸變現象，建立包含等向硬化和隨動硬化的全耦合損傷模型。同時模型中還考慮微裂紋、應力三軸度和羅德係數對損傷演化的影響。實驗方面，以高強鋁合金板料為研究對象，設計了一系列的材料表征及驗證實驗。重點利用雙向載入剪下-拉伸實驗，研究變應變路徑條件下的後繼屈服強度和損傷的變化，以期獲得屈服面畸變對損傷演化的影響規律。本研究對於完善板料成形機理分析的理論體系，提高複雜工藝條件下的板料損傷預測的能力，具有重要的理論研究價值和工業套用潛力。
結題摘要
金屬材料在製備及成形過程中，易產生微觀織構的方向性，這會造成材料後繼變形行為的各向異性，進而影響材料的後繼硬化行為及損傷演化。如何結合材料真實的物理變形機理，確定出誘發各向異性的本構形式，是近年來材料塑性領域的研究熱點，本課題建立考慮屈服面畸變現象的全耦合損傷模型，採用理論分析方法、數值模擬分析與實驗研究相結合的方法展開了系列的研究工作，取得主要進展如下：1.建立了考慮屈服面畸變現象的全耦合損傷模型。基於屈服面畸變現象（即塑性變形誘發各向異性）是由塑性變形誘發材料微觀織構產生取向性的物理理解，建立了考慮同向硬化、動態硬化、初始及後繼屈服面各向異性的全耦合損傷模型，提高了模型在不同應力狀態下損傷預測的靈敏性。2.構建了逆向法參數最佳化平台，套用Matlab軟體的最佳化平台結合有限分析軟體Abaqus和腳本語言Python等，建立了參數最佳化平台，逐步最佳化更新模型目標參數。3.研究了不同應變路徑條件下高強鋁合金板料強度和損傷的演化規律，針對高強鋁合金板料設計了系列力學表徵實驗，分析了鋁合金板料在不同線性應變路徑條件下硬化及損傷演化規律，並確定了出對應的極限應變變化規律。4.明確了屈服面畸變對鋁合金板料損傷預測的影響，結合拉伸、剪下、拉伸-剪下雙向載入等實驗，表征和驗證了板料的後繼各向異性。通過改變載入路徑，獲取了板料的後繼屈服點和硬化曲線特點，並結合實驗和仿真結果。通過對比實驗結果與模擬結果，確定出了板料預變形後的誘發各向異性參數，以及屈服面畸變對損傷演化的影響。項目的開展，有助於提高變路徑下的材料塑性和損傷行為的預測精度，最佳化高強合金材料的成形工藝。項目研究成果在IJP, IJMS、IJAMT、IJDM等本領域權威期刊以及學術會議發表論文17篇，其中SCI收錄論文8篇，EI收錄論文2篇；編寫1部受邀專著，收錄到Springer Nature 2020 - Encyclopedia of Continuum Mechanics（連續介質力學百科全書）；申請發明專利9項，獲授權3項。
