超塑性变形晶界效应研究综述

自1934年超塑性现象被发现, 一直以其特殊的塑性变形机制而备受关注.本文以对超塑性变形晶界研究为主线, 从力学角度总结了近年来研究成果. 包括: 基于晶界拓扑构造、统计规律以及能量耗散的力学模型; 论述了由孔洞损伤导致的超塑性沿晶破坏、晶界结构演化与宏观率敏感性之间的关系; 列举了考虑晶界效应的典型超塑性数值模型; 总结并讨论了晶界滑移定量表征的重要实验手段, 指出超塑性研究中需进一步拓展的领域: 多尺度耦合的超塑性力学、材料制备及组合工艺中利用超塑性.      

利用内聚力模型(CZM)模拟弹粘塑性多晶体的裂纹扩展

采用内聚力模型（CZM）,模拟多晶体中起裂于晶界的二维平面应变裂纹扩展．结果表明,弹粘塑性体中,初始裂纹尖端不会最先开裂．晶体本构的率敏感指数表征了塑性变形和内聚力区耗散两种机制的相互竞争．率敏感指数越大,塑性耗散能越大,内聚力区粘着能越小,使材料的塑性变形越容易,内聚力区诱发的破坏越不易;率敏感指数越小,材料响应越接近弹塑性性质,塑性耗散能减小,粘着能增大,外力功易转化为内聚力区的粘着能,使内聚力单元更易分离．增大内聚力区结合强度或临界张开位移使晶内和晶界的三轴应力度减小,即提高内聚力区韧性也使基体材料抗孔洞损伤能力提高．     

粗晶超塑性单轴拉伸颈缩模拟

利用粘塑性本构模型模拟粗晶超塑性单轴拉伸。数值结果表明,颈缩的位置及发展过程受拉伸应变速率的影响。不只一处分散不均匀变形相互牵制与协调,使材料得以在接近均匀的状态下经受大的变形,模拟得到的局部应变速率演化曲线,可以预测变形局部化发展的情况。     

HMX晶体热致相变对损伤的影响

HMX基PBX炸药混合体系中炸药晶体在发生高温熔化和分解反应之前,会率先发生非均匀热膨胀和固相晶型转变,使材料的力学性能和安全性能发生突变。为探究HMX晶体的热致相变对材料内部损伤演化的影响机制,发展了考虑HMX晶体热膨胀和相变等变形机制的热力耦合晶体本构模型,从力学角度揭示了黏结剂包覆HMX晶体相变对体积变形、应力状态以及裂纹成核演化过程的影响机理,量化分析了升温速率对材料相变和裂纹损伤状态的影响规律。结果表明：随着加载温度升高,HMX晶体的热膨胀和β→δ相变导致体积增大,晶体内部形成拉伸应力状态,同时晶体与黏结剂相互挤压形成的局部压剪作用使晶体内部出现裂纹成核和扩展现象。相变温度附近HMX晶体内部裂纹成核和扩展数量显著增加,晶体内部发生不可逆损伤。外界升温速率对晶体内部裂纹形核扩展与损伤造成显著影响,较高的升温速率会加大晶体损伤程度,增加炸药内潜在热点源及意外点火风险。