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本期將繼續(xù)介紹粘塑性自洽模型在金屬變形過程的應(yīng)用。如下，采用的是鋯Zr合金作為研究材料，變形工藝為室溫壓縮至應(yīng)變?yōu)?.0，模型采用VPSC8.0進(jìn)行計(jì)算，分別獲得了變形后的極圖、滑移激活以及位錯(cuò)密度等數(shù)據(jù)。

工程材料的加工是通過塑性變形(如壓力加工和精密切削)進(jìn)行的。人們研究塑性變形的途徑可分為兩大類：一類是以傳統(tǒng)力學(xué)為基礎(chǔ)的唯象理論，強(qiáng)調(diào)解決問題的數(shù)學(xué)表達(dá)和邊界解，被稱為宏觀塑性力學(xué)；另一類是以物理學(xué)為基礎(chǔ)的微觀理論，研究材料真實(shí)塑性變形的微觀機(jī)理與力學(xué)性能(如屈服強(qiáng)度、硬度)之間的相互聯(lián)系，被稱為微觀塑性力學(xué)。多年來它們在各自領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展。

蠕變極限：為保證在高溫長載荷作用下的機(jī)件不致產(chǎn)生過量蠕變，要求金屬材料具有一定的蠕變極限。與常溫下的屈服強(qiáng)度類似，蠕變極限反映的是金屬材料在高溫長時(shí)載荷作用下的塑性變形抗力指標(biāo)。蠕變極限適用于不允許發(fā)生過量蠕變變形的服役條件下的設(shè)計(jì)選材。 持久強(qiáng)度極限：某些服役條件下，蠕變變形很小或?qū)?em>變形要求不高，只要求構(gòu)件在使用期間不發(fā)生斷裂。

塑性好的材料，它能在較大的宏觀范圍內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，并在塑性變形的同時(shí)使金屬材料因塑性變形而強(qiáng)化，從而提高材料的強(qiáng)度，保證了零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以順利地進(jìn)行某些成型工藝加工，如沖壓、冷彎、冷拔、校直等。

概述：回彈是指材料在彎曲后，能夠在一定程度上恢復(fù)角度變形的行為。這是鈑金成型的固有行為，金屬板是通過機(jī)械行為成型的。本案例展示了使用 ANSYS 顯式動(dòng)力學(xué)分析和靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析模擬金屬成形和回彈過程的工作流程。金屬成形過程通過顯式動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)行模擬，回彈則在靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析中完成，因?yàn)樵诨貜椷^程中動(dòng)態(tài)效應(yīng)可以忽略不計(jì)。

當(dāng)將金屬材料先拉伸到 塑性變形 階段后卸載至零，再反向加載，即進(jìn)行 壓縮變形 時(shí)，材料的壓縮 屈服極限 (σs)比原始態(tài)（即未經(jīng)預(yù)先拉伸塑性變形而直接進(jìn)行壓縮）的屈服極限(σs)明顯要低（指絕對值）。若先進(jìn)行壓縮使材料發(fā)生塑性變形，卸載至零后再拉伸時(shí)，材料的拉伸 屈服極限 同樣是降低的。如果硬化模量 H' = 0，材料在屈服后表現(xiàn)為理想塑性（應(yīng)力不隨應(yīng)變增加）。

圖7 多晶Cu拉伸變形后對應(yīng)的位錯(cuò)密度和孿晶體積分布圖8 多晶Cu拉伸變形過程中不同應(yīng)變對應(yīng)的孿晶體積分布 相關(guān)研究成果以“孿生誘發(fā)軟化與強(qiáng)化效應(yīng)的Cu晶體塑性行為模擬”為題發(fā)表在金屬學(xué)報(bào)上（第58卷第3期2022年3月）,論文第一作者為郭祥如，通訊作者是申俊杰。

金屬成形就是上述情況的一個(gè)良好示例——其之所以是動(dòng)態(tài)問題，原因在于材料屬性（尤其是塑性）與時(shí)間相關(guān)，但金屬的慣性不會(huì)影響其塑性變形。什么是隱式動(dòng)力學(xué)？在討論顯式動(dòng)力學(xué)時(shí)，很難不提及隱式動(dòng)力學(xué)。顧名思義，隱式動(dòng)力學(xué)是一種使用隱式時(shí)間積分法的FEA仿真方法。與顯式動(dòng)力學(xué)一樣，隱式動(dòng)力學(xué)仍然利用多個(gè)時(shí)間步來求解運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間變化的完整方程。

這種擴(kuò)張也會(huì)導(dǎo)致金屬支架塑性變形，提供一個(gè)桁架系統(tǒng)來保持動(dòng)脈暢通。 FEA 能夠識(shí)別冠狀動(dòng)脈支架的一些機(jī)械特性，而這些特性使用傳統(tǒng)的機(jī)械測試可能不容易獲得。 美國食品和藥物管理局 (FDA) 認(rèn)可 FEA 的強(qiáng)大功能，并建議設(shè)備提交需要將模擬作為驗(yàn)證工具； FEA 支架提交通常包括反沖百分比、球囊膨脹引起的最大應(yīng)力和殘余應(yīng)力等數(shù)據(jù)。

塑性是指金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。b、相關(guān)理論常見的塑性變形方式：滑移，孿生，晶界的滑動(dòng)，擴(kuò)散性蠕變。塑性變形的特點(diǎn)：各晶粒變形的不同時(shí)性和不均勻性（取向不同；各晶粒力學(xué)性能的差異）；各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性（金屬是一個(gè)連續(xù)的整體，多系滑移；Von Mises至少5個(gè)獨(dú)立的滑移系）。

塑性是指金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。b、相關(guān)理論常見的塑性變形方式：滑移，孿生，晶界的滑動(dòng)，擴(kuò)散性蠕變。塑性變形的特點(diǎn)：各晶粒變形的不同時(shí)性和不均勻性（取向不同；各晶粒力學(xué)性能的差異）；各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性（金屬是一個(gè)連續(xù)的整體，多系滑移；Von Mises至少5個(gè)獨(dú)立的滑移系）。

塑性是指金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不致破壞的能力，常用的塑性指標(biāo)是延伸率和斷面收縮率。延伸率又叫伸長率，是指材料試樣受拉伸載荷折斷后，總伸長度同原始長度比值的百分?jǐn)?shù)，用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后，斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分?jǐn)?shù)，用ψ表示。條件屈服極限σ0.2、強(qiáng)度極限σb、伸長率δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗(yàn)經(jīng)常要測定的四項(xiàng)性能指標(biāo)。

初學(xué)材料力學(xué)就知道最常見的金屬一般都是彈塑性的。所謂彈塑性，就是把材料性能劃分成了兩個(gè)階段，前面的階段是彈性，比較好理解，載荷與變形線性變化。后面塑性，就是指材料繼續(xù)變形，但是載荷不往上走了，或者即便走也變慢了。而且即便完全卸載，第二個(gè)階段的變形仍然會(huì)保留。 材料如此，人亦如此，過度消耗是補(bǔ)不回來的。

鋼經(jīng)熱變形后，塑性夾雜物相（基底）隨鋼變形而延伸，但脆性的夾雜物相不變形，仍保持原來形狀，只是彼此之間的距離被拉長。

一、背景介紹金屬波紋管是帶有波紋狀截面的金屬管狀零件，在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。金屬波紋管特殊的截面形狀使其具備較好的柔韌性，能夠在一定范圍內(nèi)伸縮彎曲。這一特性賦予波紋管兩大用途：一是作為變形補(bǔ)償器，可用于補(bǔ)償管道設(shè)備由于溫度變化、振動(dòng)、膨脹等條件引起的變形，有效吸收所在系統(tǒng)或設(shè)備變形產(chǎn)生的能量，減少應(yīng)力集中，防止設(shè)備受到損壞。二是作為密封器件，在密封配合時(shí)能形成穩(wěn)定的密封接觸面。