种双相材料的应变等效非局部本构模型‘

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1、2002年3月重庆戈学学报(自然科学版)Vo1．25No．3第25喜第3期Journalofcbo,,~gu竹(NatImScienceEdition)Mar．∞2文章编号：1000—582X(2002}03—0105—04一种双相材料的应变等效非局部本构模型‘杨运民，王军，彭向和(重庆戈学资潭厦环境科学学院，重度400044．)摘要：珠光体铜由众多随机取向的珠光体团构成，每一珠光体团又包含了许多交替叠合的渗碳体片和铁素体片。实验表明，具有较细片层问距的珠光体铜具有较好的综合力学性能，较高的耐磨性和抗接触疲劳

2、性能。基于考虑此类材料中由于两相变形的不协调而存在的相问的相互约束，提出了一种应变等效非局部本构模型，在不改变材料局部参数的前提下，通过引入等效应变较好地描述了作为珠光体材料微结构基本参数的片层问距对其宏观响应特性的影响。对具有不同平均片层问距的热轧PD3和离践垒长热处理PD3珠光体钢轨钢的非对称循环塑性进行了分析，得到了与实验相吻合的结果。关毽词：珠光体钢；弹塑性；复相材料中图分类号：0344文献标识码：A大量研究结果表明，具有细小片层间距的珠光体料微结构层次上研究和分析材料强度及疲劳寿命提供钢具有较高的耐

3、磨性和接触疲劳能力，盛光敏等⋯在了一个很有启发性的范例。但Fan的工作也没能很好对由攀枝花钢铁公司根据不同工艺生产的PD3钢轨地考虑珠光体亚结构内铁索体和渗碳体之间的相互作钢的接触疲劳寿命的实验中发现，在相同的材料组分用的细节，即片层间距的影响，而这一尺寸效应对珠光下，采用特殊热处理工艺所获得的钢轨钢的平均接触体钢的力学性能是起决定性作用的，所以其模型尚不疲劳寿命为普通热扎态钢轨钢在相同条件下平均寿命能解释珠光体钢随片层间距减小，接触疲劳强度大幅的7倍，而微观组织结构的观察表明两种材料珠光体提高的客观事实。原

4、因是，铁素体和渗碳体以及珠光团尺寸相近差别仅在于前者的珠光体中具有较小的片体团单晶所使用的本构关系都是局部的，而在微观尺层间距。度上描述材料本构行为时，必须考虑周围介质的影响，迄今描述珠光体钢本构行为的模型，主要有3种：即必须使用非局部的本构关系。a．非线性运动强化模型，该模型是纯现象学模型，与1非局部本构模型两相组织的材料特点没有直接联系，也不能反映片层状徽结构的变形特征；b．复相材料内时模型，该模型在仅考虑两相之间应力转移的情况下，由于铁素由于能在一定程度上反映两相之间的交互作用，比体的强度较低(一般小于

5、300MPa)，在解释PD3这类的工作进了一步Ic．宏细观相结合的方法，该方法是近具有细片层问距的珠光体钢具有1200lVlPa名义拉伸来Fanl4和Pang等在研究球光体钢循环塑性时的工强度时，必然会得出渗碳体承担很大应力(超过7000作，其特点是利用珠光体团亚结构中铁素体和渗碳体MPa)的结构，而实验已表明珠光体中的渗碳体实际承呈片层状分布的特点，在面内应变协调和面外应力协担的应力不会超过3500M。因此简单的混合物调的合理假设下，使用混合物方法，得到珠光体团单晶模型除了不能描述片层问距的尺寸效应以外，还

6、不能的本构关系，进而又扩展和使用了HILL自拾方法，对诸如PD3这类具有细片层问距的珠光体钢给出令得到材料的宏观本构关系。并开创性地用来模拟在循人信服的微观应力演化，造成这种问题的原因是简单环外载作用下的材料内部各种空间取向的珠光体团内混合物模型对两相之间塑性变形的相互约束及由此强部铁索体和渗碳体的微观应力应变演化规律，为在材约束而引起的变形局部化(如局部剪切带的形成等)的·收稿日期：2001．12-08基金项目：国家自然科学基金(19872079)和教育部博士点基金资助项目作者i岢介：橱运民(z967一)，

7、男，山西阳泉人，重庆大学讲师，硬士，主要从事破坏理论研究。1O6重庆太学学报(自然科学版)20∞阜推迟。笔者在以上工作的基础上，提出了图1所示的间距越小)，由于塑性变形梯度效应而储存的附加能量多相材料中各组分单相所采用的本构模型(角标m表越多，因此对应的c”越大，这一点须根据所研究的具示组分相编号)。在图1中，偏应变张量e可以分解体微结构而给出。需要注意的是，这里的不协调是与为弹性部分e和塑性部分e，在第r分支中，阻尼器周围材料平均塑性应变的差值，对于软相该值为正，物n(其模量为。)和弹簧c(刚度为c)被用来

8、描述第r理意义对应于因周围硬相对软相位错运动的约束而造种塑性变形机制。注意到在塑性变形过程中，部分能成的附加强化；对于硬相则为负值，物理意义上对应于量将贮存于由于微结构和材料不均匀构成的微应力场因周围弱相中位错在界面形成塞积而引起的应力集中中，在适当的条件下可能释放出来，在模型中这部分能有利于硬相中滑移面上的滑移系开动。选择平均塑性量对应于贮存于c中的能量。图中表示塑性偏应变应变作为参照，实际上是为