基于位错的晶体塑性模拟：双相钢力学性能的晶粒尺寸依赖性
计算工程、金融与科学
2025-10-20 v1
摘要
本研究利用基于位错的晶体塑性有限元分析，考察了铁素体晶粒尺寸对双相（DP）钢力学性能和位错行为的影响。DP 钢由软铁素体相和硬马氏体相组成，其力学性能显著受铁素体晶粒尺寸影响。通过分析各相中应力、应变和位错的分布与分配，阐明了这一晶粒尺寸效应的机理。三个具有相同马氏体相体积分数但不同铁素体晶粒尺寸的模型承受拉伸载荷。有趣的是，尽管仅改变了铁素体晶粒尺寸，马氏体相中的应力仍表现出对铁素体晶粒尺寸的显著依赖性。这可以解释如下：几何必要（GN）位错在铁素体-马氏体晶界处的铁素体侧积累，且单位面积上的晶界占有率随铁素体晶粒尺寸减小而增加。因此，较小的铁素体晶粒尺寸由于 GN 位错效应使铁素体相的变形能力降低，将更多变形转移到马氏体相。随着铁素体晶粒尺寸减小，观察到更均匀的应变分布和分配，证实了这一行为。随着马氏体相承担更大的变形，马氏体相中的统计存储位错密度变得依赖于铁素体晶粒尺寸，进而导致观察到的马氏体相应力的晶粒尺寸依赖性。
引用
@article{arxiv.2412.05630,
title = {Dislocation-based crystal plasticity simulation on grain-size dependence of mechanical properties in dual-phase steels},
author = {Misato Suzuki and Mayu Muramatsu and Kazuyuki Shizawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.05630},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 14figures