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粘塑性自洽模型(VPSC)在复合工艺中的应用

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关键词:晶体塑性 VPSC织构模拟 复合工艺

本期将继续介绍粘塑性自洽模型(VPSC)在金属变形过程的应用。VPSC适用于各种金属材料(如铝合金、钢材、镁合金),各种加载方式(如单向拉伸、单向压缩、剪切、平面应变、双向拉伸等)下的宏观力学性能和微观结构演化模拟,也可以针对多相金属(如双相钢等)。在结合有限元软件后,可扩展VPSC模型的模拟范围,如扭转、等通道挤压及压剪工艺等。本期将VPSC与宏观有限元结合,以BCC材料作为研究材料,利用有限元获取了复合工艺下的边界条件,分别研究了单向压缩工艺和复合工艺下的织构演化,对比了不同工艺下产生的织构区别。

图1为建立的有限元模型及VPSC计算过程,有限元采用abaqus软件构建,施加以压缩及复合工艺的边界条件后进行模拟。



(a) 有限元计算 (b) VPSC计算

图1 模拟过程

图2为初始材料的取向,可以看到取向呈现明显的随机分布。当在压缩条件下时,材料中逐渐出现取向聚集,在应变为0.5时出现明显的<100>//X和<111>//X的丝织构,如图3所示。在复合工艺下,合金中的织构较为复杂,呈现弱的丝织构和明显的剪切织构,且随应变的增加,剪切织构越为显著,压缩织构明显减弱,如图4所示。


图1 初始材料的织构



(a) 应变为0.3 (b) 应变为0.5

图3 压缩工艺下的织构



(a) 应变为0.3 (b) 应变为0.5

图4 压缩+剪切工艺下的织构

从图5中可以看到,不同工艺下的相对滑移激活完全不同,在单相压缩工艺下,(101)[1-1-1]处于有利激活位置,而复合工艺下的(101)[11-1]处于最大概率的相对激活位置。并且在复合工艺下,滑移系相对激活的概率呈现波动状态,这与复杂的变形边界条件有关。



(a) 压缩 (b) 压缩+剪切

图5 不同工艺下的相对滑移激活

写在最后:VPSC适用于各种金属材料,各种加载方式下的模拟。借助于有限元软件,VPSC模型可应用于更为复杂的工艺下,并且获得准确的宏观力学性能及织构演化过程。

有相关需求,欢迎联系我们。

来源:320科技工作室
AbaqusVPS材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-09-28
最近编辑:1月前
320科技工作室
硕士 | 结构工程师 lammps/ms/vasp/
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