第1章 绪论 1
1.1引言 1
1.2本构理论发展历史简述 2
1.3固体本构理论的基本要求 4
1.4粘塑性本构理论研究现状 5
1.4.1第一类粘塑性本构理论 6
1.4.2第二类粘塑性本构理论 8
1.5 Bodner-Partom粘塑性模型的发展 9
1.6 Chaboche粘塑性模型的发展 10
第2章 粘塑性统一本构理论框架 13
2.1引言 13
2.2弹—粘塑性统一本构方程的一般特征 14
2.2.1基本流动法则 16
2.2.2运动方程 17
2.3内变量演化方程 18
2.3.1各向同性硬化 19
2.3.2方向性或运动硬化 19
2.4稳定性与单值性准则 19
第3章Chaboche和Bodner-Partom型粘塑性统一本构模型 21
3.1 Chaboche粘塑性统一本构模型 21
3.1.1流动法则 21
3.1.2运动方程 22
3.1.3内变量演化方程 22
3.1.4考虑棘轮现象的运动硬化演化方程 24
3.1.5温度历史效应 26
3.2 Bodner-Partom粘塑性统一本构理论 26
3.2.1流动法则 27
3.2.2运动方程 27
3.2.3内变量演化方程 28
3.2.4温度历史效应 29
3.3粘塑性统一本构模型的有限元实现 29
3.3.1粘塑性本构方程的积分方法 30
3.3.2粘塑性统一本构模型在ABAQUS程序中的实现 31
3.4考虑各向异性的Chaboche本构模型 34
3.4.1正交各向异性M矩阵 34
3.4.2横观各向同性M矩阵 36
第4章 棘轮现象建模 41
4.1引言 41
4.2棘轮现象 43
4.2.1概论 43
4.2.2棘轮变形的常见形式 48
4.2.3单轴与多轴的差别 50
4.3不同硬化模型建模棘轮行为的能力 51
4.3.1线性运动硬化（LK） 51
4.3.2多线性运动硬化模型（MLK） 52
4.3.3非线性运动硬化模型（AF-NLK） 53
4.3.4 Chaboche运动硬化法则 54
4.3.5 Ohno/Wang硬化法则 56
4.3.6 RRD/BUAA运动硬化法则 57
4.3.7多轴与单轴的协调 59
4.4典型模型对Udimet720Li高温合金棘轮行为的预测 59
4.5结论 63
第5章 粘塑性本构参数获取方法 65
5.1对试验数据的要求 65
5.2 B-P本构参数获取方法 66
5.2.1基本思路 66
5.2.2硬化系数m1，m2. 69
5.2.3硬化参数Z0， Z1 ， Z3与粘塑性指数n 70
5.2.4热恢复参数A、r 70
5.3 Chaboche本构参数获取方法 71
5.3.1基本思路 71
5.3.2单调拉伸获得的参数 73
5.3.3循环硬化获得的参数 75
5.3.4棘轮效应获得的参数 76
5.3.5蠕变获得的参数 76
5.4材料参数优化方法 77
第6章 粘塑性本构模型在镍基高温合金中的应用 80
6.1耦合损伤的粘塑性统一本构模型 80
6.2镍基合金UDIMET720Li材料的本构建模 82
6.3变形高温合金ZSGH4169材料的本构建模 90
6.4定向凝固合金DZ 125的本构建模 96
第7章 镍基单晶合金循环粘塑性本构模型 100
7.1引言 100
7.2基于晶体滑移的循环粘塑性本构模型 100
7.2.1面心立方晶体中的滑移系 100
7.2.2基本方程 103
7.2.3坐标变换 104
7.3本构模型的有限元实现 106
7.3.1计算流程 106
7.3.2本构方程积分法及与有限元结合 107
7.4材料本构参数的确定 108
7.4.1 [001]方向加载简化的本构方程 109
7.4.2[111]方向加载简化的本构方程 110
7.4.3材料参数获取及优化 111
7.5镍基单晶合金各向异性循环塑性模拟 112
7.5.1镍基单晶合金PWA1480的循环应力应变计算 113
7.5.2镍基单晶合金DD6循环塑性模拟 116
第8章 基于滑移和机制的镍基单晶合金蠕变本构模型 121
8.1引言 121
8.2镍基单晶合金蠕变本构模型的发展 121
8.2.1宏观唯象蠕变本构模型 122
8.2.2宏观—滑移系蠕变模型 123
8.2.3基于微结构的本构模型 125
8.3蠕变变形机制 128
8.3.1位错的切割、攀移与绕越机制 128
8.3.2高温下与筏化相关的蠕变机理 133
8.4晶体滑移变形理论 137
8.4.1晶体滑移变形的几何理论 137
8.4.2镍基单晶高温合金的滑移系 138
8.5镍基单晶高温合金的蠕变模型 140
8.5.1蠕变本构模型需要解决的问题 140
8.5.2状态变量的选择及其演化规律 141
8.5.3本构模型中微观变形机制的引入 143
8.6模型材料参数的获取方法 145
8.6.1宏观曲线的拟合 145
8.6.2滑移系上材料参数获取 147
8.7镍基单晶合金高温蠕变模拟 148
8.7.1 CMSX-4材料蠕变模拟 148
8.7.2 DD3材料蠕变模拟 150
第9章 镍基单晶合金胞元本构模型 153
9.1三维胞元模型 153
9.1.1胞元模型的基本假设与组成部分 154
9.1.2界面条件 156
9.1.3胞元模型的线弹性行为及其方程 156
9.1.4胞元模型的非弹性行为及其方程 158
9.2微观组织的几何特征与材料宏观力学行为模拟 159
9.2.1计算模型 159
9.2.2微观几何因素对弹性行为的影响 161
9.2.3微观几何因素对塑性行为的影响 164
9.2.4微观几何形态对蠕变行为的影响 166
9.3胞元模型的局限 169
第10章 热障涂层粘塑性本构模型及应用 170
10.1等离子工艺热障涂层结构及高温变形特征 170
10.2基于有限变形理论的粘塑性统一本构方程 172
10.2.1陶瓷层材料的弹性本构关系 172
10.2.2陶瓷层材料拉压不对称特性粘塑性本构模型 173
10.2.3陶瓷层材料粘塑性本构模型的建立 175
10.3陶瓷层本构模型在ABAQUS程序中的实现 178
10.4陶瓷层结构计算结果与分析 179
参考文献 182