TWIP钢位错滑移与孪生联合诱发塑性的跨尺度力学行为研究

发布时间：2025-07-07 04:45

　　孪生诱导塑性(TWinning Induced Plasticity,简称TWIP)钢拥有极其优良的强度、塑性和成形性能,满足了汽车用钢高强高塑性的双重标准。TWIP钢是由位错滑移与孪生机制共同诱发塑性,掌握其塑性变形过程中微观机制相互作用机理及其对宏观增强增塑的影响规律是亟需解决问题之一。为揭示各变形机制微结构演化特征及其宏观增强增塑机理,本文以TWIP钢塑性变形微区位错与孪生联合作用的跨尺度表征为切入点,分别发展了微观、细观和宏观尺度相对应的离散位错动力学、物理基唯象位错动力学和晶体塑性有限元方法,并进一步建立了离散位错与晶体塑性非直接耦合的跨尺度力学模型,系统研究了 TWIP钢变形过程中从微观到细观进而到宏观的塑性变形行为。本文的主要研究成果如下:考虑TWIP钢塑性变形过程孪晶、晶界与位错的相互作用,引入孪晶界位错反应及其拓扑反应准则,建立了耦合孪晶的TWIP钢多晶三维离散位错动力学(3D-DDD)模型。该模型直观描述了位错在孪晶界和晶界的反应过程,尤其是不同位错在孪晶界的分解反应。应用该模型定量研究了 TWIP钢塑性变形过程中孪晶对流动应力的贡献。结果表明,孪晶取向对流动应力影响...

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－１位错线离散化描述：（ａ）位错线的潜在晶格描述；（ｂ）位错线的连续化描述??

Ｆｏｒｍａｎ等＿提出了平面条件下的二维离散位错动力学??－ＤＤＤ），将位错简化为无限长的直刃型位错段，在二维空间状况下看作??移系上对应的位错点，通过考虑位错点之间的长程作用和短程作用分??变形过程中位错间相互作用及其对塑性行为影响。之后，大量研宄学??将２Ｄ－ＤＤＤ方法进行拓展....

图2一本文的主要研究内容示意图

滑移和孪生机制耦合的位错密度基晶体塑性有限元模型，引入多晶均匀化方??法处理相邻晶粒间的几何协调和应力平衡，建立单晶体与多晶体状态变量间??联系。分别考虑孪生机制对滑移及宏观硬化行为的影响，分析不同欧拉角下??滑移系和孪生系激活演化模拟，从细观尺度揭示ＴＷＩＰ钢孪生机制的取向效?....

图３－１位错曲线离散化示意图??

３．２三维离散位错动力学方法??３Ｄ－ＤＤＤ方法以线弹性理论为基础，把位错模拟成弹性体中的线缺陷，??如图３－１所示，在特定的晶体取向（如［００１］取向）下，将滑移面（如（１１１）??滑移面）上的弯曲位错线（ＡＤ）离散成一系列首位相连的直位错段（ＡＢ、??ＢＣ、ＣＤ），离散化后的....

图３－２四种主要位错段和节点的合并与拆分方式??３．３?ＴＷＩＰ钢耦合孪晶的三维离散位错动力学模型??

新位错柏氏矢量满足（１＞，和１）２分别为反应前两位错柏氏矢??量）。这些位错反应主要通过３Ｄ－ＤＤＤ中基本位错段和节点的增加、删除、??拆分和合并来实现，其主要过程如图３－２所示。??Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ??增加?删除?拆分?合并?合并??图３－２四种主要位错段和节点的合并与拆分方式?....

本文编号：4056521