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《清华大学》 1990年
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多晶滑错体的细观变形过程与本构关系

仲政  
【摘要】:多晶聚集体在外力环境下的变形由晶粒内的滑移和沿晶界诱发的网状高梯度滑错所合成。本文选择考虑晶界滑错的多晶体(简称为多晶滑错体)作为研究对象,力图从显微实验力学和细观力学分析的结合上研究它的细观变形过程和总体本构关系。 论文中第一章通过对高纯多晶铝室温拉伸的刻线扫描电镜动态观察,获得了包括晶粒内部滑移、晶界滑错等丰富翔实的多晶体细观变形特征。这些实验数据直接证实了晶界多方位滑错可造成晶界附近局部高剪切区,由此引致晶粒内部变形的不均匀性,从而对多晶材料的塑性流动和破坏产生决定性影响。 论文的第二章首次提出了对任意岛状夹杂,以及由此自洽拼成多晶体的一种近似理论分析框架,称之为均值等效夹杂法.该方法引入夹杂内部平均本征应变等微区均值量,并在此基础上建立了相应的均值自洽模式和精度估计。上述理论成果使我们可将仅适用于球形或椭球形固连夹杂均匀变形的Hill自洽模型推广到适用于任意形状夹杂(固连或滑错)的情况。本文中对正方体晶粒多晶体的本构模拟结果比球形晶粒多晶体的Hill自洽模型结果更接近实际值,正方体晶粒弥补了球形晶粒不能拚接成完整连续体的缺陷。对这一极端晶粒几何下的误差分析亦表明了所提出的均值等效夹杂法及其所对应的均值自洽模式的合理性与可行性。 第三章进一步将均值等效夹杂法应用于多晶滑错体。首先导出了由晶粒内部变形和晶界变形而合成宏观变形的几何关系式。证明了宏观速度梯度、变形率和旋率分别由晶粒内部贡献和晶界的贡献两部分组成且遵循加法准则。继而在界面可自由滑错(但不留下间隙与重叠)的球形晶粒多晶体这一确定的增柔上限模型下,定量地探索了全部晶粒或部分晶粒界面滑错对材料刚度降低和均值晶界变形所可能造成的最大效应,并得到了全量型塑性应力应变关系,以及晶界滑错量的闭式估算公式。 本文在宏细观结合上。对多晶体的多机制变形规律和本构关系进行的探索,将成为对多晶滑错体大变形本构关系的一系列后继研究工作的开端。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1990
【分类号】:O733

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