高溫構(gòu)件循環(huán)黏塑性行為及本構(gòu)理論

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 高溫裝備——面向現(xiàn)代高技術(shù)的挑戰(zhàn) 1
1.2 高溫構(gòu)件強(qiáng)度涉及的基本要素 3
1.3 高溫構(gòu)件循環(huán)黏塑性行為的基本特征 5
1.3.1 循環(huán)黏塑性行為及基本特征 5
1.3.2 高溫蠕變及循環(huán)黏塑性耦合的行為特征 7
1.3.3 循環(huán)變形的微觀特征及研究現(xiàn)狀 10
1.4 高溫構(gòu)件循環(huán)本構(gòu)模型發(fā)展簡(jiǎn)述 14
1.5 本書的基本框架及邏輯路線 16
參考文獻(xiàn) 17
第2章 循環(huán)黏塑性變形的基本特征與概念 20
2.1 基本概述 20
2.2 包辛格效應(yīng) 22
2.3 循環(huán)硬化/循環(huán)軟化 23
2.4 Masing效應(yīng)及應(yīng)變范圍效應(yīng) 25
2.5 棘輪效應(yīng)/平均應(yīng)力松弛 26
2.6 平均應(yīng)力相關(guān)的硬化行為 27
2.7 歷史記憶效應(yīng) 28
2.8 循環(huán)塑性-蠕變/松弛的交互效應(yīng) 29
2.9 小結(jié) 31
參考文獻(xiàn) 32
第3章 黏塑性循環(huán)本構(gòu)的基本方程 34
3.1 引言 34
3.2 宏觀唯象循環(huán)塑性及黏塑性本構(gòu)模型 35
3.2.1 主控方程 35
3.2.2 非線性隨動(dòng)硬化律及其發(fā)展 37
3.2.3 時(shí)間相關(guān)的循環(huán)變形 41
3.3 基于微細(xì)觀組織演化特征的本構(gòu)模型 43
3.4 小結(jié) 46
參考文獻(xiàn) 46
第4章 高溫構(gòu)件的循環(huán)黏塑性特征及微觀機(jī)制 50
4.1 超超臨界電站典型材料的高溫疲勞試驗(yàn) 50
4.1.1 X12CrMoWVNbN10-1-1汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼 51
4.1.2 P92高溫管道鋼 53
4.2 循環(huán)黏塑性分析的內(nèi)應(yīng)力劃分理論 55
4.3 疲勞載荷下的循環(huán)塑性特征及微觀機(jī)制 58
4.3.1 載荷水平相關(guān)的循環(huán)軟化行為及變形特征 59
4.3.2 載荷水平對(duì)循環(huán)軟化過程中的內(nèi)應(yīng)力演化的影響 63
4.3.3 載荷水平對(duì)循環(huán)軟化過程中的微觀組織演化的影響 64
4.4 載荷控制模式對(duì)循環(huán)黏塑性行為的影響及微觀機(jī)制 67
4.4.1 不同控制模式下的循環(huán)響應(yīng)及內(nèi)應(yīng)力演化 67
4.4.2 循環(huán)內(nèi)應(yīng)力演化的微觀機(jī)制 69
4.5 循環(huán)平均應(yīng)力松弛的行為特征及微觀機(jī)制 72
4.5.1 循環(huán)平均應(yīng)力松弛行為的宏觀特征 72
4.5.2 循環(huán)平均應(yīng)力松弛相關(guān)的內(nèi)應(yīng)力演化 74
4.5.3 循環(huán)平均應(yīng)力松弛相關(guān)的微觀組織演化 76
4.5.4 微觀組織與循環(huán)內(nèi)應(yīng)力演化的關(guān)聯(lián) 78
4.6 高溫疲勞載荷下的蠕變效應(yīng)及微觀機(jī)制 79
4.6.1 循環(huán)軟化與應(yīng)力松弛交互的加速效應(yīng) 80
4.6.2 循環(huán)軟化與應(yīng)力松弛的交互作用的微觀機(jī)制 82
4.7 高溫疲勞中的滯彈性效應(yīng)及動(dòng)力學(xué)機(jī)制 85
4.7.1 循環(huán)載荷下的滯彈性回復(fù)現(xiàn)象 85
4.7.2 滯彈性回復(fù)效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制 86
4.8 高溫疲勞過程中的棘輪-蠕變交互效應(yīng)及微觀機(jī)制 88
4.8.1 棘輪-蠕變交互效應(yīng)及微觀組織來源 88
4.8.2 蠕變-棘輪交互效應(yīng)的微觀機(jī)制分析 94
4.9 小結(jié) 97
參考文獻(xiàn) 98
第5章 基于位錯(cuò)演化機(jī)制的循環(huán)黏塑性本構(gòu)模型 102
5.1 引言 102
5.2 不同加載模式下位錯(cuò)演化動(dòng)力學(xué) 103
5.2.1 不同加載模式下的循環(huán)滯后回環(huán)分析 103
5.2.2 應(yīng)力疲勞中的位錯(cuò)崩塌動(dòng)力學(xué) 104
5.3 基于位錯(cuò)演化的循環(huán)黏塑性模型 108
5.3.1 應(yīng)變疲勞(或應(yīng)力疲勞的F1階段) 110
5.3.2 應(yīng)力疲勞(F1+F2階段) 111
5.3.3 位錯(cuò)交互作用的概率性分析 113
5.4 模型參數(shù)的確定 114
5.4.1 參數(shù)標(biāo)定過程 114
5.4.2 循環(huán)變形的幅值相關(guān)性 117
5.5 基于 9-12%馬氏體鋼的應(yīng)用驗(yàn)證 119
5.5.1 宏觀變形響應(yīng) 119
5.5.2 內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)及微結(jié)構(gòu)演化 121
5.6 小結(jié) 125
參考文獻(xiàn) 126
第6章 基于晶體塑性理論的微觀黏塑性本構(gòu)模型 129
6.1 引言 129
6.2 體心立方(BCC)晶體中的滑移系 130
6.3 不均勻粗化對(duì)背應(yīng)力組分的影響 134
6.4 基于晶體塑形理論的黏塑性本構(gòu)模型 136
6.4.1 單晶模型 136
6.4.2 多晶模型 141
6.5 模型應(yīng)用案例——9-12%馬氏體鋼 141
6.5.1 晶體塑性模型參數(shù)的標(biāo)定 141
6.5.2 循環(huán)軟化的模擬 144
6.5.3 滯后回環(huán)的模擬 146
6.5.4 微觀組織演化的模擬 147
6.6 小結(jié) 148
參考文獻(xiàn) 149
第7章 循環(huán)平均應(yīng)力松弛行為特征及黏塑性模型 151
7.1 引言 151
7.2 循環(huán)平均應(yīng)力松弛行為的特征 152
7.2.1 單調(diào)變形的率相關(guān)效應(yīng) 152
7.2.2 對(duì)稱應(yīng)變循環(huán)條件下的軟化行為特征 152
7.2.3 非對(duì)稱條件下的平均應(yīng)力松弛及循環(huán)軟化行為 154
7.3 考慮平均應(yīng)力松弛的本構(gòu)模型 157
7.3.1 Abdel-Karim-Ohno模型對(duì)于棘輪預(yù)測(cè)的適用性 157
7.3.2 主控方程 157
7.3.3 各向同性硬化法則 158
7.3.4 隨動(dòng)硬化法則 158
7.3.5 應(yīng)力松弛因子 159
7.4 模型中材料參數(shù)確定 160
7.4.1 拉伸參數(shù) 160
7.4.2 各向同性硬化模型參數(shù) 161
7.4.3 隨動(dòng)硬化模型參數(shù) 162
7.4.4 應(yīng)力松弛因子參數(shù) 163
7.5 對(duì)平均應(yīng)力松弛再現(xiàn)能力的驗(yàn)證 167
7.6 小結(jié) 171
參考文獻(xiàn) 171
第8章 循環(huán)軟化與應(yīng)力松弛的交互效應(yīng)及本構(gòu)模型 173
8.1 引言 173
8.2 循環(huán)軟化與應(yīng)力松弛的交互效應(yīng) 174
8.3 Chaboche模型用于蠕變-疲勞交互效應(yīng)的評(píng)價(jià) 178
8.3.1 主控方程 178
8.3.2 內(nèi)部變量演化準(zhǔn)則 179
8.3.3 Chaboche模型的蠕變-疲勞模擬能力驗(yàn)證 180
8.4 循環(huán)軟化和應(yīng)力松弛交互效應(yīng)的統(tǒng)一黏塑性本構(gòu)模型 181
8.4.1 隨動(dòng)硬化準(zhǔn)則 182
8.4.2 各向同性硬化準(zhǔn)則 183
8.5 模型參數(shù)的確定 184
8.6 模型的驗(yàn)證及討論 186
8.6.1 蠕變加速循環(huán)軟化行為的模擬 186
8.6.2 循環(huán)減速應(yīng)力松弛行為的模擬 187
8.6.3 疲勞與蠕變-疲勞滯回環(huán)響應(yīng)的模擬 191
8.7 小結(jié) 194
參考文獻(xiàn) 195
第9章 棘輪與蠕變的交互效應(yīng)及損傷耦合黏塑性本構(gòu)模型 197
9.1 引言 197
9.2 棘輪與蠕變交互效應(yīng)的宏觀響應(yīng)特征 198
9.2.1 非對(duì)稱循環(huán)載荷下的棘輪效應(yīng) 198
9.2.2 零平均應(yīng)力下的棘輪效應(yīng) 203
9.2.3 蠕變-棘輪交互效應(yīng) 205
9.3 基于棘輪模擬的現(xiàn)有本構(gòu)模型特征 209
9.3.1 基本方程的各向異性特征 210
9.3.2 棘輪變形行為的靜態(tài)回復(fù)和臨界值特征 210
9.3.3 循環(huán)軟/硬化行為的形狀硬化特征 211
9.4 本構(gòu)模型參數(shù)的確定 213
9.5 統(tǒng)一黏塑性循環(huán)本構(gòu)模型模擬能力的評(píng)估與討論 217
9.6 損傷耦合統(tǒng)一黏塑性循環(huán)本構(gòu)模型 220
9.6.1 損傷耦合本構(gòu)方程 221
9.6.2 各向同性損傷演化準(zhǔn)則及改進(jìn) 222
9.6.3 損傷參數(shù)的確定 224
9.7 損傷耦合本構(gòu)模型的模擬結(jié)果與討論 225
9.7.1 零和非零平均應(yīng)力棘輪行為的模擬 225
9.7.2 蠕變-棘輪行為的模擬 227
9.7.3 疲勞和蠕變-疲勞行為的模擬 227
9.8 小結(jié) 229
參考文獻(xiàn) 230
第10章 考慮高溫循環(huán)黏塑性特征的壽命預(yù)測(cè)模型 232
10.1 引言 232
10.2 高溫疲勞的拉壓不對(duì)稱特征及壽命模型 233
10.2.1 高溫疲勞中的拉壓不對(duì)稱行為 233
10.2.2 不同載荷控制模式下9-12%Cr鋼的壽命修正模型 238
10.3 非對(duì)稱加載中的滯彈性回復(fù)行為與壽命模型的修正 242
10.3.1 滯彈性回復(fù)對(duì)蠕變疲勞載荷下循環(huán)變形的影響 242
10.3.2 時(shí)間分?jǐn)?shù)法修正 251
10.3.3 延性耗竭法修正 254
10.4 小結(jié) 257
參考文獻(xiàn) 258
主要符號(hào)說明 260