關鍵詞：晶體塑性 VPSC織構模擬 復合工藝

本期將繼續介紹粘塑性自洽模型(VPSC)在金屬變形過程的應用。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、平面應變、雙向拉伸等)下的宏觀力學性能和微觀結構演化模擬，也可以針對多相金屬(如雙相鋼等)。在結合有限元軟件后，可擴展VPSC模型的模擬范圍，如扭轉、等通道擠壓及壓剪工藝等。本期將VPSC與宏觀有限元結合，以BCC材料作為研究材料，利用有限元獲取了復合工藝下的邊界條件，分別研究了單向壓縮工藝和復合工藝下的織構演化，對比了不同工藝下產生的織構區別。

圖1為建立的有限元模型及VPSC計算過程，有限元采用abaqus軟件構建，施加以壓縮及復合工藝的邊界條件后進行模擬。

(a) 有限元計算 (b) VPSC計算

圖1 模擬過程

圖2為初始材料的取向，可以看到取向呈現明顯的隨機分布。當在壓縮條件下時，材料中逐漸出現取向聚集，在應變為0.5時出現明顯的<100>//X和<111>//X的絲織構，如圖3所示。在復合工藝下，合金中的織構較為復雜，呈現弱的絲織構和明顯的剪切織構，且隨應變的增加，剪切織構越為顯著，壓縮織構明顯減弱，如圖4所示。

圖1 初始材料的織構

(a) 應變為0.3 (b) 應變為0.5

圖3 壓縮工藝下的織構

(a) 應變為0.3 (b) 應變為0.5

圖4 壓縮+剪切工藝下的織構

從圖5中可以看到，不同工藝下的相對滑移激活完全不同，在單相壓縮工藝下，(101)[1-1-1]處于有利激活位置，而復合工藝下的(101)[11-1]處于最大概率的相對激活位置。并且在復合工藝下，滑移系相對激活的概率呈現波動狀態，這與復雜的變形邊界條件有關。

(a) 壓縮 (b) 壓縮+剪切

圖5 不同工藝下的相對滑移激活

寫在最后：VPSC適用于各種金屬材料，各種加載方式下的模擬。借助于有限元軟件，VPSC模型可應用于更為復雜的工藝下，并且獲得準確的宏觀力學性能及織構演化過程。

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