粘塑性自洽多晶體塑性模型VPSC(一)

粘塑性自洽多晶體塑性模型(Visco-plasitic Self Consistant,VPSC)是由美國(guó)Los Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的C.N. TOME 教授和R.A. Lebensohn教授聯(lián)合開發(fā)的,最早開發(fā)于20世紀(jì)90年代初期,后來(lái)經(jīng)過(guò)多個(gè)版本的升級(jí),現(xiàn)在已經(jīng)很完善。VPSC適用于各種金屬材料(如鋁合金、鋼材、鎂合金),各種加載方式(如單向拉伸、單向壓縮、剪切、平面應(yīng)變、雙向拉伸等)下的宏觀力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)演化模擬,也可以針對(duì)多相金屬(如雙相鋼等)。

與宏觀本構(gòu)模型不同,VPSC不僅能夠模擬變形過(guò)程中材料宏觀力學(xué)性能的演化過(guò)程,還可以同時(shí)模擬材料內(nèi)部由于變形引起的織構(gòu)演化過(guò)程,實(shí)現(xiàn)宏觀與微觀結(jié)合,從而使我們更加深刻地理解材料的變形過(guò)程。例如對(duì)于初始隨機(jī)織構(gòu)的奧氏體鋼,想知道其在單向拉伸和單向壓縮加載條件下,其宏觀流動(dòng)應(yīng)力和微觀織構(gòu)演化過(guò)程,就可以通過(guò)設(shè)置合適的參數(shù)用VPSC實(shí)現(xiàn),結(jié)果如下:

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粘塑性自洽多晶體塑性模型VPSC(一)的圖2

                                                               圖1. 隨機(jī)織構(gòu)極圖

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粘塑性自洽多晶體塑性模型VPSC(一)的圖4

                                                 圖2. 單向壓縮過(guò)程等效應(yīng)力-等效塑性應(yīng)變曲線

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粘塑性自洽多晶體塑性模型VPSC(一)的圖6

                                                 圖3. 單向壓縮100%時(shí)的織構(gòu)

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粘塑性自洽多晶體塑性模型VPSC(一)的圖8                                          圖4. 單向拉伸過(guò)程等效應(yīng)力-等效塑性應(yīng)變曲線

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粘塑性自洽多晶體塑性模型VPSC(一)的圖10

                                          圖5. 單向拉伸變形100%時(shí)的織構(gòu)

由此可見(jiàn),對(duì)于不同的變形過(guò)程,雖然從流動(dòng)應(yīng)力結(jié)果上看是差不多的,但織構(gòu)演變過(guò)程卻存在著非常大的差異性!除此之外,還可以看出,本文模擬的變形量達(dá)到100%,雖然實(shí)際過(guò)程中不一定會(huì)有如此大的變形量,但也足以看出VPSC在模擬大變形中的優(yōu)越性!

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