《TRIP鋼多尺度晶體塑性本構模型及其高效數值算法研究》是依託太原理工大學，由趙聃擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：TRIP鋼多尺度晶體塑性本構模型及其高效數值算法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙聃
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
準確的本構模型和高效的計算方法是TRIP鋼成形仿真的關鍵因素。TRIP鋼組織結構複雜，各相的變形規律及其相互間的作用關係一直為研究者所關注。本項目考慮TRIP鋼各相的晶體結構，對變形中產生的相變誘導塑性現象進行理論研究和數值計算。理論方面：基於晶體塑性和熱力學理論，考慮相變產生的馬氏體層狀微觀結構，建立殘餘奧氏體的單晶本構模型。重點研究不同溫度以及應力狀態下層狀微觀結構的特性及其演化對TRIP效應的影響。考慮鐵素體基體的影響，建立多晶有限元模型，分析不同載入路徑，晶粒尺寸和取向等因素對材料巨觀力學性能的影響。算法方面：對本構模型中描述塑性滑移和相變的關鍵變數進行離散傅立葉變換，降低控制方程非線性造成的數值計算困難，並結合有限元構建耦合算法，以提高計算的效率。本項目預期將揭示微觀組織結構對相變誘導塑性的影響，並實現本構模型在成形計算中的快速求解，為TRIP鋼成形仿真提供理論和算法上的依據。
結題摘要
本項目針對TRIP鋼以及高熵合金等多晶體材料在不同載入條件下出現的相變誘導塑性和孿生誘導塑性現象進行了實驗和數值計算分析。具體內容如下： 1.多晶體材料三維微觀組織表征建模：多晶體材料的晶粒取向，大小和形貌等微觀組織特性決定了材料的巨觀力學性能，基於Voronoi劃分原理對單相以及多相材料構建了代表性體積單元作為後續數值計算的基礎。同時，利用EBSD，TEM等測試技術對初始以及有限變形後多晶體材料微觀結構演化的特點進行了定量的實驗分析。 2.多尺度本構模型的建立：基於晶體塑性理論，分別建立了考慮位錯，孿生以及相變等主要塑性變形機制的本構模型，利用晶體塑性有限元定量計算了變形孿晶的形核、長大、以及馬氏體體積分數演化等與位錯滑移之間的相互作用關係，分析了導致材料強度以及塑性提升的原因。 3.不同應變率效應和複合載入等工況研究：基於實驗定量分析的位錯密度，織構演化，孿晶體積分數等微觀信息，結合建立的本構模型，對應變率敏感性、複雜的應力狀態等進行了計算分析，揭示了微觀結構特點與巨觀塑性各向異性演化之間的關係。
