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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2本构理论发展历史简述2

1.3固体本构理论的基本要求4

1.4粘塑性本构理论研究现状5

1.4.1第一类粘塑性本构理论6

1.4.2第二类粘塑性本构理论8

1.5 Bodner-Partom粘塑性模型的发展9

1.6 Chaboche粘塑性模型的发展10

第2章 粘塑性统一本构理论框架13

2.1引言13

2.2弹—粘塑性统一本构方程的一般特征14

2.2.1基本流动法则16

2.2.2运动方程17

2.3内变量演化方程18

2.3.1各向同性硬化19

2.3.2方向性或运动硬化19

2.4稳定性与单值性准则19

第3章Chaboche和Bodner-Partom型粘塑性统一本构模型21

3.1 Chaboche粘塑性统一本构模型21

3.1.1流动法则21

3.1.2运动方程22

3.1.3内变量演化方程22

3.1.4考虑棘轮现象的运动硬化演化方程24

3.1.5温度历史效应26

3.2 Bodner-Partom粘塑性统一本构理论26

3.2.1流动法则27

3.2.2运动方程27

3.2.3内变量演化方程28

3.2.4温度历史效应29

3.3粘塑性统一本构模型的有限元实现29

3.3.1粘塑性本构方程的积分方法30

3.3.2粘塑性统一本构模型在ABAQUS程序中的实现31

3.4考虑各向异性的Chaboche本构模型34

3.4.1正交各向异性M矩阵34

3.4.2横观各向同性M矩阵36

第4章 棘轮现象建模41

4.1引言41

4.2棘轮现象43

4.2.1概论43

4.2.2棘轮变形的常见形式48

4.2.3单轴与多轴的差别50

4.3不同硬化模型建模棘轮行为的能力51

4.3.1线性运动硬化（LK）51

4.3.2多线性运动硬化模型（MLK）52

4.3.3非线性运动硬化模型（AF-NLK）53

4.3.4 Chaboche运动硬化法则54

4.3.5 Ohno/Wang硬化法则56

4.3.6 RRD/BUAA运动硬化法则57

4.3.7多轴与单轴的协调59

4.4典型模型对Udimet720Li高温合金棘轮行为的预测59

4.5结论63

第5章 粘塑性本构参数获取方法65

5.1对试验数据的要求65

5.2 B-P本构参数获取方法66

5.2.1基本思路66

5.2.2硬化系数m1，m2.69

5.2.3硬化参数Z0， Z1 ， Z3与粘塑性指数n70

5.2.4热恢复参数A、r70

5.3 Chaboche本构参数获取方法71

5.3.1基本思路71

5.3.2单调拉伸获得的参数73

5.3.3循环硬化获得的参数75

5.3.4棘轮效应获得的参数76

5.3.5蠕变获得的参数76

5.4材料参数优化方法77

第6章 粘塑性本构模型在镍基高温合金中的应用80

6.1耦合损伤的粘塑性统一本构模型80

6.2镍基合金UDIMET720Li材料的本构建模82

6.3变形高温合金ZSGH4169材料的本构建模90

6.4定向凝固合金DZ 125的本构建模96

第7章 镍基单晶合金循环粘塑性本构模型100

7.1引言100

7.2基于晶体滑移的循环粘塑性本构模型100

7.2.1面心立方晶体中的滑移系100

7.2.2基本方程103

7.2.3坐标变换104

7.3本构模型的有限元实现106

7.3.1计算流程106

7.3.2本构方程积分法及与有限元结合107

7.4材料本构参数的确定108

7.4.1 [001]方向加载简化的本构方程109

7.4.2[111]方向加载简化的本构方程110

7.4.3材料参数获取及优化111

7.5镍基单晶合金各向异性循环塑性模拟112

7.5.1镍基单晶合金PWA1480的循环应力应变计算113

7.5.2镍基单晶合金DD6循环塑性模拟116

第8章 基于滑移和机制的镍基单晶合金蠕变本构模型121

8.1引言121

8.2镍基单晶合金蠕变本构模型的发展121

8.2.1宏观唯象蠕变本构模型122

8.2.2宏观—滑移系蠕变模型123

8.2.3基于微结构的本构模型125

8.3蠕变变形机制128

8.3.1位错的切割、攀移与绕越机制128

8.3.2高温下与筏化相关的蠕变机理133

8.4晶体滑移变形理论137

8.4.1晶体滑移变形的几何理论137

8.4.2镍基单晶高温合金的滑移系138

8.5镍基单晶高温合金的蠕变模型140

8.5.1蠕变本构模型需要解决的问题140

8.5.2状态变量的选择及其演化规律141

8.5.3本构模型中微观变形机制的引入143

8.6模型材料参数的获取方法145

8.6.1宏观曲线的拟合145

8.6.2滑移系上材料参数获取147

8.7镍基单晶合金高温蠕变模拟148

8.7.1 CMSX-4材料蠕变模拟148

8.7.2 DD3材料蠕变模拟150

第9章 镍基单晶合金胞元本构模型153

9.1三维胞元模型153

9.1.1胞元模型的基本假设与组成部分154

9.1.2界面条件156

9.1.3胞元模型的线弹性行为及其方程156

9.1.4胞元模型的非弹性行为及其方程158

9.2微观组织的几何特征与材料宏观力学行为模拟159

9.2.1计算模型159

9.2.2微观几何因素对弹性行为的影响161

9.2.3微观几何因素对塑性行为的影响164

9.2.4微观几何形态对蠕变行为的影响166

9.3胞元模型的局限169

第10章 热障涂层粘塑性本构模型及应用170

10.1等离子工艺热障涂层结构及高温变形特征170

10.2基于有限变形理论的粘塑性统一本构方程172

10.2.1陶瓷层材料的弹性本构关系172

10.2.2陶瓷层材料拉压不对称特性粘塑性本构模型173

10.2.3陶瓷层材料粘塑性本构模型的建立175

10.3陶瓷层本构模型在ABAQUS程序中的实现178

10.4陶瓷层结构计算结果与分析179

参考文献182