铁素体不锈钢成形过程表面起皱的晶体塑性有限元分析

发布时间：2025-05-15 05:54

　　 为研究取向晶粒簇对铁素体不锈钢成形表面起皱的影响,采用有限元软件ABAQUS构建有限元模型,通过UMAT子程序编写多晶体塑性变形本构方程。首先,对CHAO H C、TAKECHI H和WRIGHT R N等提出的经典理论模型进行了晶体塑性有限元计算,发现在变形过程中不同取向晶粒簇处的正应变E33和剪切应变E13不同,进而形成表面条纹褶皱。其次,将EBSD测试获得的代表性晶粒簇引入模型中,计算发现相对于具有<001>//ND织构取向的单元,具有<111>//ND织构取向的单元变形时沿着ND方向收缩量更小,且在剪切应变的作用下发生了扭转,形成波浪起伏的变形表面。通过对比具有取向晶粒簇和随机取向模型变形后的表面轮廓,进一步证实了晶粒细化和削弱铁素体不锈钢板的取向晶粒簇将有利于降低其成形过程的表面起皱。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1 有限元模型的边界条件

其中，U1、U2和U3分别为横向、轧向和法向，UR1、UR2和UR3分别为以U1、U2和U3为旋转轴的旋转自由度。RP-1和RP-2分别为对面2和面3进行耦合约束，通过对RP-1和RP-2施加边界条件对面2和面3进行约束。变形是通过控制RP-1在U2方向上的位移实现的，变形量为2....

图2 20%变形量下CHAO H C模型模拟结果

本文针对CHAOHC[4]提出的理论重新构建有限元模型，计算结果如图2a所示。变形过程中<001>//ND取向沿着ND方向的收缩远大于<111>//ND取向，而在TD方向<111>//ND取向的收缩程度要大于<001>//ND取向，因此<111>//ND组元在变形过程中会发生....

图3 20%变形量下TAKCHI H模型模拟结果

WRIGHTRN[6]的模型是以为基体，植入晶粒簇观察不同取向间变形过程中的协调性问题。WRIGHTRN[6]提出为满足协调性问题，塑性应变比低的取向带在变形过程中会沿ND方向发生隆起。如图4b所示，当TD方向的运动不被限制时，基体和晶粒簇之间由于协调作用正应变差别不大，....

图4 20%变形量下WRIGHT R N模型模拟结果

本文主要研究微区取向分布特征对表面起皱的影响，模型中网格尺寸与EBSD测试步长一致(同为5μm)，每一个网格对应一个晶体取向，晶粒尺寸由网格区域取向差间接定义。为研究晶粒簇对起皱的影响，对铁素体不锈钢样品的EBSD结果数据进行挑选，如图5所示，获得取向接近于<001>//ND(....

本文编号：4046349