纯钛塑性变形行为的晶体塑性有限元模拟.doc

纯钛塑性变形行为的晶体塑性有限元模拟.doc硕士学位论文
纯钛塑性变形行为的晶体塑性
有限元模拟
THE FINITE ELEMENT SIMULATION ON PLASTIC BEHAVIOR OF PURE TITANIUM
黄晓华
2010年7月
学校代码： 10213
密级：公开
国内图书分类号：
国际图书分类号:
工学硕士学位论文
纯钛塑性变形行为的晶体塑性
有限元模拟
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位单位：
黄晓华
来忠红 副教授 工学硕士 材 料 学 材料科学与工程学院 2010 年 7 月 哈尔滨工业大学
Supervisor ：
Academic Degree Applied for
Speciality ：
Affiliation ：
Date of Defence:
Degree-Conferring-Institution:
Associate Prof. Lai Zhonghong
Master of Engineering
Materials Science
School of Materials Science and
Engineering
July, 2010
Harbin Institute of Technology
Classified Index:
:
Dissertation for the Master Degree in Engineering
THE FINITE ELEMENT SIMULATION
ON PLASTIC BEHAVIOR OF PURE
TITANIUM
Candidate
Huang Xiaohua
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
I-
摘要
本文采用晶体塑性有限元 (Crystal Plasty Finite Element Method , CP-
FEM)为基础，结合 Voronoi图表技术建立了包含纯钛材料基本参数的单晶 体和多晶体塑性变形有限元模型，从细观角度研究了晶体的变形行为。
首先利用晶体塑性有限元方法，建立了纯钛单晶塑性变形模型，对钛单 晶体的拉伸变形行为进行了研究，模拟结果表明在边界约束条件下，单晶体 拉伸变形的同时发生了取向的旋转，其滑移系的滑移方向会逐步趋向于与拉 伸方向平行。
禾I」用建立的单晶体模型研究了晶体初始取向与晶体滑移的宏观力学响关 系，结果表明，软位向方向拉伸的拉伸应力小于硬位向方向拉升应力，模拟 变形过程符合Schmid定律。
通过Voronoi图表信息建立了 TA2多晶体模型，并模拟了拉伸变形，对 照真实材料拉伸实验，分析了晶体变形过程的外形、组织形貌及应力应变关 系，模拟与实验结果接近。分段表征了 TA2多晶体模型变形的应力应变演
化过程，描述了多晶体塑性变形弹性阶段、屈服阶段、硬化阶段与颈缩阶段 应力应变分布，详细分析了晶粒变形的不均匀性的微观机制，说明了桔皮组 织的形成过程。
分析了不同晶粒尺寸对多晶体塑性变形行为的影响，研究结果表明，随 着晶粒度减小，晶体屈服强度增大，硬化曲线变陡，结果符合 Hall-Petch关
系，预测 TA2 纯钛的 Hall-Petch 常数为 阮=，K="2。
利用设定同取向晶粒建立织构模型的方法研究了初始织构对多晶体变形 各向异性及应力应变关系的影响，结果表明随着织构强度的升高，多晶体变 形不均匀性增大，多晶体屈服强度升高，硬化曲线变陡。
关键词：TA2纯钛；塑性变形；有限元模拟；晶粒取向；晶粒尺寸；织构
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Based on Crystal Plasty Finite Eleme nt Method (CP-FEM) and Voro noi diagram, the poly-crystal plasticity finite element model of single crystalline and polycrystalline materials of TA2 pure titanium is set up. And the deformation behavior of crystal from the microscopic view was researched by this fin ite eleme nt model.
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