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低碳钢延性断裂机理多尺度研究和模拟
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作者 刘韬 周昌风 +2 位作者 陈波 陈建兴 贾良玖 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期982-991,共10页
金属材料的延性断裂呈现典型多尺度特征。为研究低碳钢的延性断裂机理,采用微米级CT原位扫描和电子显微镜观测技术,重构了Q235B钢在单轴拉伸作用下从初始状态至断裂的全程三维微细观结构演化,并对断面特征进行高精度二维观测。通过试验... 金属材料的延性断裂呈现典型多尺度特征。为研究低碳钢的延性断裂机理,采用微米级CT原位扫描和电子显微镜观测技术,重构了Q235B钢在单轴拉伸作用下从初始状态至断裂的全程三维微细观结构演化,并对断面特征进行高精度二维观测。通过试验揭示了空穴演化机理,提出了标定GTN模型微细观参数的方法,并开展多尺度模拟和验证。结果表明,Q235B钢在颈缩前空穴体积和数量较小,颈缩后颈缩区空穴演化显著,孔隙率呈指数增长,导致材料断裂。空穴演化中,空穴形核与成长不断发生,增加了孔隙率,空穴合并存在空穴间颈缩与剪切2种模式,最终导致典型杯锥状断面。GTN模型可准确预测Q235B钢宏观延性断裂行为,断裂应变误差仅为0.6%,微细观孔隙率的模拟结果与试验数据吻合良好。 展开更多
关键词 Q235钢 延性断裂 多尺度 空穴演化 gtn模型
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基于试验与模拟的修正GTN模型参数反求分析 被引量:9
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作者 方勇勇 庄新村 +1 位作者 赵震 徐芹所 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1011-1016,共6页
设计6种不同应力三轴度的试样,进行拉伸试验并得到不同工况下的载荷-位移曲线.运用Voce+Voce流动应力模型外推拉伸试验数据得到材料的力学性能曲线.运用有限元软件ABAQUS/Explicit模块及用户子程序VUMAT将Nahshon提出的含剪切修正项的GT... 设计6种不同应力三轴度的试样,进行拉伸试验并得到不同工况下的载荷-位移曲线.运用Voce+Voce流动应力模型外推拉伸试验数据得到材料的力学性能曲线.运用有限元软件ABAQUS/Explicit模块及用户子程序VUMAT将Nahshon提出的含剪切修正项的GTN(Gurson-Tvergaard-Needlemen)模型应用到有限元模拟中,研究各组试样的损伤演化和断裂过程.为使GTN模型更准确地应用到不同应力状态下,假定损伤参数εn为关于应力三轴度η的指数函数.运用反求法分析不同缺口半径的拉伸试验,确定GTN模型中面向高应力三轴度情况的损伤参数,同时结合数值模拟与剪切试验的对比确定剪切系数Kw.结果表明,确定的修正GTN模型参数可以应用到较宽的应力三轴度范围包括纯剪状态. 展开更多
关键词 gursontvergaard—Needlemen(gtn)模型 Voce4-Voee流动应力模型 反求法 剪切 系数
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基于GTN细观损伤模型的激光拼焊板成形极限预测 被引量:4
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作者 马向东 官英平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第22期3057-3063,共7页
建立了从细观损伤角度预测拼焊板成形极限的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,用有限元逆向法确定了损伤模型中的各损伤参数。采用有限元软件ABAQUS耦合基于Mises屈服准则的弹塑性GTN损伤模型,对拼焊板半球凸模胀形过程进行了... 建立了从细观损伤角度预测拼焊板成形极限的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,用有限元逆向法确定了损伤模型中的各损伤参数。采用有限元软件ABAQUS耦合基于Mises屈服准则的弹塑性GTN损伤模型,对拼焊板半球凸模胀形过程进行了数值模拟。设计了拼焊板半球凸模胀形物理试验,试验过程中通过改变试件的宽度得到了不同应变状态下完整的拼焊板成形极限图,并与GTN细观损伤模型预测到的拼焊板成形极限图进行对比分析,验证了GTN细观损伤模型预测拼焊板成形极限图的准确性。 展开更多
关键词 拼焊板 gtn模型 成形极限图 半球凸模胀形
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基于修正GTN模型的双相钢断裂失效判据研究 被引量:6
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作者 韩蒙 李迪 +3 位作者 孙彩凤 李耀民 姜宁 徐家川 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期117-122,共6页
在屈服函数中引入剪切损伤参数对GTN模型进行修正,对较广应力三轴度的失效进行预测;设计不同切口的剪切试验,并将修正的GTN模型以及双相钢DP780的材料参数和损伤参数编入VUMAT子程序,用ABAQUS进行仿真,获得双相钢失效时的临界应力三轴度... 在屈服函数中引入剪切损伤参数对GTN模型进行修正,对较广应力三轴度的失效进行预测;设计不同切口的剪切试验,并将修正的GTN模型以及双相钢DP780的材料参数和损伤参数编入VUMAT子程序,用ABAQUS进行仿真,获得双相钢失效时的临界应力三轴度T与其对应的剪切损伤,拟合出极限剪切损伤值与应力三轴度的函数关系曲线;然后结合颈缩断裂时的临界孔洞体积分数与应力三轴度的关系,建立适用于较广应力三轴度的DP780断裂失效细观判据;设计了拉弯成形试验并带入ABAQUS中进行仿真,证明得出的细观断裂判据能预测双相钢在冲压成形过程中出现的不同断裂现象。 展开更多
关键词 双相钢 gtn损伤模型 断裂判据 损伤演化 用户子程序
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基于GTN损伤模型的塑性粘结炸药棘轮增长模拟
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作者 雷思扬 王硕 陈荣 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期74-81,共8页
基于GTN损伤模型对热循环下塑性粘结炸药(PBX)的不可逆变形进行研究时,由于该模型大多应用于韧性金属材料的损伤演化研究,因此需要通过研究各参数对计算结果的影响,开展GTN模型用于描述PBX在热循环中产生不可逆应变的适应性研究。对PBX... 基于GTN损伤模型对热循环下塑性粘结炸药(PBX)的不可逆变形进行研究时,由于该模型大多应用于韧性金属材料的损伤演化研究,因此需要通过研究各参数对计算结果的影响,开展GTN模型用于描述PBX在热循环中产生不可逆应变的适应性研究。对PBX炸药件进行-30~60℃的热循环处理,以炸药件柱面中间位置的应变为目标量,采用有限元分析软件Workbench中的多目标遗传算法对各参数进行多目标优化,得到基准参数集。逐一变化各参数,对比分析参数变化取值时基于GTN模型对不可逆膨胀规律描述的影响。结果表明:通过调节、优化初始屈服强度、硬化指数及各GTN模型参数值,GTN模型可以用来定量描述PBX在热循环加载下的不可逆膨胀规律。 展开更多
关键词 塑性粘结炸药 gtn损伤模型 棘轮增长 敏感度分析 不可逆应变
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超临界CO_(2)管道与天然气管道断裂行为 被引量:1
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作者 甄莹 曹宇光 +2 位作者 张振永 白芳 钮瑞艳 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期210-218,共9页
管道止裂控制的核心是其止裂韧性的预测,针对早期天然气管道建立的经典止裂预测方法对于超临界CO_(2)管道不再适用,揭示导致此现状的原因需理清二者断裂行为间的差异。对现有天然气管道裂纹动态扩展模拟方法进行修正,使其适用于超临界CO... 管道止裂控制的核心是其止裂韧性的预测,针对早期天然气管道建立的经典止裂预测方法对于超临界CO_(2)管道不再适用,揭示导致此现状的原因需理清二者断裂行为间的差异。对现有天然气管道裂纹动态扩展模拟方法进行修正,使其适用于超临界CO_(2)管道;基于爆破试验对修正后的超临界CO_(2)管道裂纹动态扩展模拟方法进行验证,借助经验证后的数值模拟方法对超临界CO_(2)管道与天然气管道裂纹扩展过程中管内压力分布规律、裂纹扩展长度、裂纹扩展速度等断裂行为进行系统对比。结果表明,两管道裂尖后压力分布差异是导致天然气管道止裂控制方法对超临界CO_(2)管道不再适用的主要原因,相较于天然气管道,超临界CO_(2)管道更不易止裂,断裂后果更为严重,揭示了超临界CO_(2)管道与天然气管道断裂行为差异。 展开更多
关键词 CO_(2)管道 止裂控制 减压模型 gurson-tvergaard-needleman(gtn)模型 断裂行为
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基于损伤耦合粘塑性模型的AZ31B镁合金温变形行为研究
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作者 赵江波 谢延敏 +4 位作者 刘程 李伟 杜凌峰 杜美钰 冯凯 《热加工工艺》 北大核心 2024年第7期121-127,131,共8页
为了准确描述AZ31B镁合金温变形中材料硬化、损伤和断裂行为,建立了基于位错密度的粘塑性模型与GTN损伤模型耦合的本构模型。在不同温度和应变率下对试样进行温拉伸试验,获得合金温变形下的应力-应变曲线。基于材料高温变形机理,以位错... 为了准确描述AZ31B镁合金温变形中材料硬化、损伤和断裂行为,建立了基于位错密度的粘塑性模型与GTN损伤模型耦合的本构模型。在不同温度和应变率下对试样进行温拉伸试验,获得合金温变形下的应力-应变曲线。基于材料高温变形机理,以位错密度为内变量,建立粘塑性模型来描述材料的硬化行为,并采用智能算法来识别模型的材料参数。为描述材料温变形过程中的损伤演变,将GTN损伤模型与已建立的粘塑性模型进行耦合,建立温拉伸仿真有限元模型,利用Kriging代理模型结合智能算法反求损伤模型参数。最后,利用已建立的损伤耦合粘塑性模型分析温拉伸过程中的损伤演化和预测温胀形过程的破裂行为,并与试验结果进行对比。结果表明,该本构模型可以准确地预测AZ31B温变形过程中的损伤和断裂。 展开更多
关键词 AZ31B镁合金 温成形 位错密度 gtn模型
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纳入裂尖位置实时预测的天然气管道裂纹扩展模拟方法 被引量:4
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作者 甄莹 常群 +2 位作者 曹宇光 祖毅真 钮瑞艳 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期143-151,共9页
数值模拟是协助全尺寸管道爆破试验系统研究天然气管道断裂行为的有效手段。针对传统数值模拟方法无法随裂纹扩展实时调整裂尖前后管道内压分布导致断裂过程模拟不准确的问题,在归纳全尺寸管道爆破试验数据的基础上,提出管道裂纹动态扩... 数值模拟是协助全尺寸管道爆破试验系统研究天然气管道断裂行为的有效手段。针对传统数值模拟方法无法随裂纹扩展实时调整裂尖前后管道内压分布导致断裂过程模拟不准确的问题,在归纳全尺寸管道爆破试验数据的基础上,提出管道裂纹动态扩展过程中裂尖位置随加载时间分阶段近线性变化的基本假设,结合气体减压模型构建纳入裂尖位置实时预测的迭代加载法。在基于管道全尺寸气体爆破试验结果探究该加载方法有效性的基础上,讨论迭代次数及气体减压模型类型对模拟结果的影响,形成纳入裂尖位置实时预测的天然气管道裂纹扩展模拟方法。结果表明,该模拟方法可有效实现加载边界随裂纹扩展的实时更新,近似实现气体减压、管道变形与裂纹扩展的多场耦合,模拟所得断裂参量、管道变形与试验结果一致性较好。 展开更多
关键词 天然气管道 延性断裂 迭代加载 气体减压模型 gurson-tvergaard-needleman(gtn)模型
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