基于位错密度的流动应力模型的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于位错密度的流动应力模型的研究姓名：杜大鹏申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：董湘怀20100101基于位错密度的流动应力模型的研究摘要微成形具有高效、高精度等优点，非常适合微型产品的低成本大批量制造。但是，由于尺寸效应的影响，传统成形中的很多理论不能直接简单应用于微成形。在塑性变形过程中，位错密度的存储和湮灭引起材料宏观上的加工硬化和动态软化效应。因此引入位错密度变量来描述材料的微观结构，通过研究基于位错密度的流动应力模型，将有助于从本质上认识和解释微型零件的塑性微成形规律。而以往的流动应

2、力模型主要考察变形温度、变形速度和变形程度，对位错密度的研究很少。首先，作者利用Gleeble-3500热模拟试验机对纯铜进行温压缩变形，通过试验获得了在不同变形条件下的流动应力—应变曲线。并进行显微硬度试验，测量出不同变形条件下各个试样的显微硬度值，研究显微硬度—位错密度关系。其次，根据试验得到的流动应力—应变数据，基于Kocks–Mecking–Estrin模型，建立纯铜的温变形流动应力模型，同时建立其位错密度演化模型和加工硬化率—位错密度、加工硬化率—应力、加工硬化率—应变模型。并比较建立的各个理论模型与试验结果，发现基

3、本一致。最后，利用Fortran语言，通过对有限元软件ABAQUS/CAEI进行二次开发，编写出描述纯铜温变形性能的程序，模拟其Mises应力、等效应变状态。模拟结果能准确有效地描述纯铜温变形的应力应变状态。关键词：位错密度，K–M–E模型，加工硬化率，显微硬度IITHESTUDYONFLOWSTRESSMODELBASEDONDISLOCATIONDENSITYABSTRACTMicro-formingisatechnology,withhighefficiency,highprecision,etc.Itisverysui

4、tableforlow-costandmassmanufacturingofmicro-products.Duetothesizeeffects,however,theknow-howofconventionalformingcannotbesimplytransferredtomicro-forming.Intheplasticdeformationprocess,thestorageandannihilationofdislocationdensitycausework-hardeninganddynamicsofteni

5、ngeffectofmaterial.Therefore,thestudyonflowstressmodelbasedondislocationdensitywillhelptounderstandandgraspthenatureofplasticdeformationmechanism.Inthepastyears,themodelsofflowstressweremainlyfocusedondeformationtemperature,deformationspeedanddeformationdegree,butse

6、ldomondislocationdensity.Firstofall,experimentswerecarriedoutonGleeble-3500SimulatorandInstronmachine.Theflowstress-straincurvesundervariousdeformationconditionswereobtained.Besides,micro-hardnessexperimentswereconducted.Micro-hardnessvaluesofvarioussamplesunderdiff

7、erentdeformationconditionsweremeasured.Therelationshipbetweenmicro-hardnessanddislocationdensitywasIIIresearched.Secondly,accordingtothedataofflowstress–straincurves,basedontheKocks-Mecking-Estrinmodel,theflowstressmodelofpurecopperwasestablished.Meanwhile,dislocati

8、ondensityevolutionmodelandwork-hardeningrate-dislocationdensitymodel,work-hardeningrate–stressmodel,work-hardeningrate-strainmodelwereesta