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张量函数表示的热弹塑性本构方程应用研究

冯启隆  
【摘要】:由于合金材料优秀的耐高温性能,使得其在航天、航海、核电发电机组等高温环境中得到广泛应用。材料的热弹塑性本构关系研究成为合金材料应用的重要问题。合金材料在不同的变形温度其内部组织的变化是不同的,导致其应力应变曲线形态差异较大。目前多以某种形态变形建立近似的指数型和双曲线型非线性本构方程,其实用性和精度并不能令人满意。基于张量函数表示定理建立的多项式本构方程,在当前变形体力学研究中有着重要地位。由于各向同性、横观各向同性、正交各向异性材料具有对称性,所以张量表示的本构方程有着特殊的形式。由多项式表示的本构方程的系数要求具有完备性和不可约性,所以对具有对称性特征材料的非线性本构方程的系数的个数以及类型研究是很有必要的。本文将张量函数多项式表示的各向同性材料弹塑性本构方程应用于各向同性合金材料的高温弹塑性变形研究当中。选取Inconel600镍基合金和AZ31铸造镁合金,进行高温拉伸(压缩)实验,将实验数据代入到单向拉(压)状态的本构方程当中,计算出不同温度下的弹塑性系数。经过分析发现对于不同类型的变形情况,其弹塑性系数不为零的个数不同,但对于不同温度的同一类型变形其热弹塑性系数不为零的个数是相同的。并且对于同一类型的热变形,已知较窄温度范围内的两个温度的弹塑性系数,通过线性插值计算可以估算该温度区间内任意温度的弹塑性系数值,并通过和实验数据进行比较,贴合程度较高。


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