亚稳态奥氏体不锈钢中应变诱导马氏体相变演化及其本构模型.pdf

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1、亚稳态奥氏体不锈钢中应变诱导马氏体相变演化及其本构模型覃事品2015年1月中图分类号：UDC分类号：亚稳态奥氏体不锈钢中应变诱导马氏体相变演化及其本构模型作者姓名覃事品学院名称机械与车辆学院指导教师伊卫林副教授答辩委员会主席马朝臣教授申请学位工学硕士学科专业动力工程及工程热物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Experimentalinvestigationandconstitutivemodelingofthestrain-inducedmartensiticphasetransformationinametastableausteniticstainlesssteelCa

2、ndidateName：ShipinQinSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:AssociateProf.WeilinYiChair,ThesisCommittee：Prof.ChaochenMaDegreeApplied:MasterofScienceinEngineeringMajor：PowerEngineeringandEngineeringThermalPhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan，2015研究成果

3、声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文详细研究了亚稳态奥氏体不锈钢AISI348在单调多轴和单轴循环加载条件下的马氏体相变演化及其对材料力学行为的影响。试验结果证实了应力三轴度对马氏体-2-1相变的影响，并确定了在应变率小于10s时，应变率对马氏

4、体相变的影响来自于温度。文中以Santacreu模型为基础，给出了AISI348在单调多轴准静态加载条件下依赖于应力三轴度的马氏体含量演化规律。本文给出了一个考虑马氏体相变的本构模型，该模型通过一个幂函数和简单的叠加，将马氏体相变强化包含在了材料的各向同性强化项中。结果显示，在应变较小时，该本构模型能够较好的描述材料的力学行为。本文根据上述包含马氏体相变的本构模型，简单推导了其在计算力学中的计算公式，并用FORTRAN语言编写了一段用户自定义材料子程序（UMAT），该程序被成功应用到了ABAQUS有限元计算中。通过对比光滑圆棒和缺口圆棒拉伸的计算和试验结果，验证了本构模型和有限元计算模型的准确

5、性。计算模型同时比较准确的预测了材料中马氏体相的演化过程，验证了马氏体演化模型的准确性。通过定义一个新的应变量，本文得到了一个能同时描述单调和循环加载条件下马氏体相变演化的模型。模型建立在单调加载情况下的马氏体演化模型基础上，在没有反向加载时，该模型退化为上述单调加载的马氏体演化模型。该模型能够准确的描述本文中三个试验的马氏体含量的演化。由于马氏体相变强化，AISI348有非常明显的循环硬化现象。通过引入背应力，并将马氏体相变强化引入各向同性强化项中，我们得到了材料在循环加载条件下的本构模型。该模型能够大体上描述出材料的循环应力应变响应。然而，由于假定背应力是线性的，模型与试验结果有一定的差别

6、。关键词：马氏体相变；本构模型；有限元计算I北京理工大学硕士学位论文AbstractInthispaper,themartensiticphasetransformationsinAISI348anditsinfluencetothemechanicalbehaviorofthematerialundermonotonicandcyclicloadingconditionsareinvestigatedindetail.Theinfluenceofstresstriaxialitytomartensiticphasetransformation-2-1isverifiedbyexperimen

7、tresults.Itisalsoconfirmedthatforstrainratelessthan10s,temperatureisaccountfortheinfluenceofstrainratetomartensiticphasetransformation.OnthebasisofSantacreumodel,astresstriaxialitydependenttransformat