吴波
,
魏悦广
金属学报
采用基于机制的应变梯度塑性的传统理论(CMSG), 对具有不同尺寸的铜纳米晶粒及孪晶的应力--应变关系进行了有限元模拟. 在分析中提出了孪晶薄层强化带的概念并用粘聚力模型模拟晶界的滑移和分离现象, 给出了在单向拉伸条件下不同厚度孪晶薄层和不同材料参数对孪晶铜总体应力-应变关系的影响, 同时也给出了晶粒中孪晶薄层取向分布对孪晶铜应力-应变关系的影响. 数值模拟结果显示: 随着晶粒尺寸和孪晶薄层间距的减小, 应变梯度效应逐渐增强, 材料强化效果越明显; 孪晶薄层的取向分布对材料整体的力学性能有较大影响, 并且随着晶粒及孪晶薄层间距的减小, 孪晶薄层取向的影响也越来越小. 最后, 有限元计算结果与实验数据进行了对比分析.
关键词:
Cu
,
twin
,
size effect
,
FEM simulation
左树春
,
魏悦广
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.06.016
根据贝壳、骨骼等生物材料在纳米尺度的微结构特征,采用剪滞模型,分别推导了蛋白质材料为线弹性和弹塑性时类骨材料的等效模量和总体应力应变曲线.通过与有限元以及Gao等人的拉剪链模型结果的比较,分析了线性剪滞模型和拉剪链模型在研究类骨材料等效模量时的有效性.结果显示,剪滞模型与二维有限元结果符合较好,拉剪链模型在长细比较大时与有限元结果偏离较大.进一步将弹塑性剪滞模型预测的应力-应变曲线与实验测量结果进行了比较,两者符合较好.从模拟结果中可以看出,在刚度发生明显降低之前,已经有部分蛋白质进入塑性变形,从而反映了生物材料的能耗与增韧特征.
关键词:
细观力学模型
,
贝壳
,
骨骼
,
剪滞分析
吴波
,
魏悦广
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2007.12.003
采用基于机制的应变梯度塑性的传统理论(CMSG),对具有不同尺寸的铜纳米晶粒及孪晶的应力-应变关系进行了有限元模拟.在分析中提出了孪晶薄层强化带的概念并用粘聚力模型模拟晶界的滑移和分离现象,给出了在单向拉伸条件下不同厚度孪晶薄层和不同材料参数对孪晶铜总体应力-应变关系的影响,同时也给出了晶粒中孪晶薄层取向分布对孪晶铜应力-应变关系的影响.数值模拟结果显示:随着晶粒尺寸和孪晶薄层间距的减小,应变梯度效应逐渐增强,材料强化效果越明显;孪晶薄层的取向分布对材料整体的力学性能有较大影响,并且随着晶粒及孪晶薄层间距的减小,孪晶薄层取向的影响也越来越小.最后,有限元计算结果与实验数据进行了对比分析.
关键词:
Cu
,
纳米孪晶
,
力学性能
,
尺度效应
,
有限元模拟
吴波
,
魏悦广
,
谭建松
,
王建平
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.09.009
提出了一种针对超细晶和纳米晶金属(主要是fcc金属)晶间断裂的微结构计算模型,即采用基于机制的应变梯度塑性(CMSG)理论描述晶粒内部材料塑性变形过程中的变形、强化和尺度效应;采用黏聚力界面模型来模拟晶界的滑移和分离现象,以及晶间裂纹的萌生和演化,直至晶间断裂导致的材料失效.利用该计算模型模拟了纳米晶Ni的拉伸实验过程,对纳米晶Ni宏观力学行为和晶间微裂纹萌生与扩展之间的关系进行了研究,验证了针对超细晶和纳米晶力学性能的计算模型的有效性;同时,模拟结果表明,非均匀塑性变形导致高应变梯度效应,晶粒塑性变形强化显著,使晶界主导的变形机制对纳米晶金属的整体力学性能产生重要影响.
关键词:
纳米晶
,
晶间断裂
,
应变梯度塑性
,
有限元模拟
