具有微观结构梯度的 304L 奥氏体不锈钢的热机械有限元记忆效应模型
材料科学
2013-01-09 v1 医学物理
摘要
本研究的主要目的是通过三维有限元分析 (FE)，确定承受热机械疲劳的管状试样内表面的应力和应变场。为了研究表面光洁度对该内表面疲劳行为的影响，我们在不同热载荷下对真实尺寸的管状试样进行了力学测试。在测试前对试样内表面及其下方进行的 X 射线测量、透射电子显微镜观察和显微硬度测试，揭示了与加工引起的硬化梯度相关的残余内应力和巨大的位错微观结构梯度。为了确定内表面的应力和应变场，我们在弹粘塑性模型中引入了一个与预硬化梯度相关的记忆效应。首先通过热弹性模型计算管状试样内表面的温度演变，然后将其用于我们的热机械模拟。热机械模型参数的识别基于在 20^{\circ}C 和 300^{\circ}C 下进行的实验稳定循环拉压测试。数值稳定拉压循环曲线（有无预应变）与实验曲线之间获得了良好的一致性。这种三维模拟提供了测试过程中轴向和切向内应力及局部应变的演变情况。数值结果表明：切向应力减小并在 40 个循环后稳定，而轴向应力随循环次数增加显示出较弱的减小。结果还指出了内表面的棘轮效应和轻微的非比例加载。由于稳定循环的计算平均应力和应变值与初始值相差甚远，它们可用于获取与疲劳相关的标准设计安全裕度，以及获取使用更高级疲劳分析和准则所需的精确加载条件。
引用
@article{arxiv.1301.1617,
title = {Thermo-mechanical FE model with memory effect for 304L austenitic stainless steel presenting microstructure gradient},
author = {Anne Le Pécheur and Francois Curtit and Michel Clavel and Jean-Michel Stephan and Colette Rey and Philippe Bompard},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.1617},
year = {2013}
}