金屬材料的破壞行為是一個跨微觀、介觀和宏觀的復(fù)雜多尺度問題,近年來吸引了國內(nèi)外學者的廣泛研究興趣。一種理想的研究共識是分別在不同尺度下對金屬材料破壞過程進行研究,最后通過一種多尺度方法將各個尺度的分析結(jié)果耦合在一個共同的分析平臺上,并能夠有效實現(xiàn)從微觀到宏觀的跨尺度數(shù)據(jù)流動和連續(xù)性的數(shù)值模擬過程。但是,經(jīng)過國內(nèi)外學者多年來的共同探索和研究,大家一致認為要實現(xiàn)這樣理想的目標,仍需要有很多關(guān)鍵的理論和方法需要突破。因此,本文采用的是一種基于分子動力學分析（MD）和內(nèi)聚有限單元法分析（CFEM）相結(jié)合的跨尺度分析方法。本文以鎳基合金（GH4169）為研究對象,首先在微觀尺度下采用分子動力學方法研究了金屬材料的變形失效機制、位錯反應(yīng)過程以及獲取其T-S曲線,為宏觀尺度提供相關(guān)材料參數(shù);在宏觀尺度下采用內(nèi)聚有限單元法模擬金屬材料的隨機斷裂過程以及其動態(tài)斷裂韌度,最后通過動態(tài)斷裂實驗獲得動態(tài)斷裂韌度實驗值驗證多尺度方法的正確性。在實驗方面,利用分離式Hopkinson壓桿設(shè)備對鎳基合金GH4169進行了三組不同沖擊速度的三點彎曲斷裂實驗。在實驗中,利用在入射桿中間位置對稱分布的兩片應(yīng)變片獲得不同速度...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1多尺度模擬方法示意圖

重慶理工大學碩士學位論文12算得到斷裂韌度KIC。將KIC的模擬值與實驗值進行對比，驗證分子動力學得到的T-S曲線的正確性以及多尺度方法的計算準確性。圖2.1多尺度模擬方法示意圖2.3內(nèi)聚力模型及T-S曲線獲取耦合分子動力學與有限元方法的關(guān)鍵是T-S曲線，而T-S曲線的理論基礎(chǔ)則....

圖2.2內(nèi)聚力模型裂紋擴展斷裂過程示意圖及牽引-分離關(guān)系曲線[82，83]

2基于MD與CFEM方法的多尺度數(shù)值模擬研究方法13圖2.2內(nèi)聚力模型裂紋擴展斷裂過程示意圖及牽引-分離關(guān)系曲線[82，83]內(nèi)聚力模型的牽引-分離關(guān)系根據(jù)材料的韌性斷裂和脆性斷裂，主要分為兩種，如圖2.2(b)所示[83]。以脆性斷裂為例，當材料破壞前，首先發(fā)生彈性變形，T-S....

圖2.3分子動力學模型中劃分內(nèi)聚區(qū)域示意圖

重慶理工大學碩士學位論文14式中，un和ut和分別為裂紋面處實際法向和切向位移張開量，δn和δt為裂紋面發(fā)生斷裂時最大法向和切向位移張開量。當0≤λ≤λcr時，裂紋面處應(yīng)力的法向和切向分量可表示為[88]：maxmaxnnncrtttcruTTuTT(2.2)當λcr≤λ≤1時[....

圖2.4ABAQUS中相鄰體單元間批量生成cohesive單元示意圖

重慶理工大學碩士學位論文16則如圖2.4（d）所示，即順著體單元編號繼續(xù)向下編號，如單元1-6為體單元，單元7-12為cohesive單元，最終生成圖2.4（d）中新的含0厚度cohesive單元的有限元模型。圖2.4ABAQUS中相鄰體單元間批量生成cohesive單元示意圖2....

本文編號：4053827