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韧性金属材料在静载和疲劳条件下都会发生断裂,断裂前的表现形式虽有不同,但其破坏的机理主要是由于微孔洞的形核、长大和聚合导致材料的失效即应力承载能力的下降。为了研究材料在静载和循环加载条件下的破坏模拟,本论文开展以下工作:
考虑材料在循环加载条件下的非线性运动硬化,对描述韧性材料孔洞演化的细观损伤GTN模型进行修正,建立了适用于韧性金属低循环疲劳分析的细观本构模型。在此基础上参照前人的工作对本文模型关于应力、微孔洞损伤的本构模型算法进行了研究,进而编写了ABAQUS/Explicit材料用户子程序Vumat。
结合对纯铜材料的试验探讨了模型参数的选择方法,并进行了材料破坏和损伤演化的数值模拟分析。数值模拟的工作分为三个部分:(1)对静载条件下的不同缺口试件的破坏试验进行模拟,并与试验结果进行对比,所得结果反映了材料的破坏启始点和扩展的方向;(2)对循环载荷下的单胞模型孔洞演化进行了数值模拟,得到循环条件下,微孔洞的生长以及形核的规律;(3)对缺口圆棒试样进行不同加载位移幅值的循环加载试验模拟,得到其孔洞演化规律的变化,讨论了此模型在材料静载和循环加载条件下的对破坏模拟的不足,并分析其原因。