擴展黃永剛原始晶體塑性程序加入AF背應(yīng)力模擬金屬疲勞問題

參考文獻:《Low-cycle fatigue life prediction of a polycrystalline nickel-base superalloy using crystal plasticity modelling approach》

在原始程序中修改流動方程,加入背應(yīng)力項,引入運動硬化項,從而可以描述多晶金屬循環(huán)加載中的包辛格效應(yīng)

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背應(yīng)力的演化遵循AF模型

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并使用原始的PAN模型描述滑移系統(tǒng)的硬化行為

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為了表征多晶的疲勞壽命,引入兩類疲勞指示因子分別為

一:累計塑性滑移

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二:累計能量耗散

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以文獻的例,驗證修改模型的準確性,其中文獻作者的幾何模型和材料參數(shù)如下

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依據(jù)該模型,作者模擬得到單調(diào)拉伸以及循環(huán)加載下材料的宏觀應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)為

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微觀響應(yīng)結(jié)果為

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基于兩類疲勞指示因子,作者通過線性外推得到了基于模擬的壽命預(yù)測結(jié)果:

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基于作者提供的思路和參數(shù),對黃永剛原始程序進行修改,考慮背應(yīng)力效應(yīng),并進行簡單的數(shù)值驗證

1,建立包含200晶粒的二維多晶模型(0.1*0.03mm),并使用四節(jié)點平面應(yīng)變單元進行網(wǎng)格劃分,如下圖

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2,施加正弦形式的循環(huán)拉壓的位移載荷(1%),引力比為-1

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3,模擬結(jié)果如下:

第一個滑移系統(tǒng)的背應(yīng)力:

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累計塑性剪切:

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累計能量耗散:

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宏觀應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng):

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