纳米晶体材料界面疲劳损伤性能研究
纳米晶体材料由于其特殊的微观结构使得其具有常规粗晶材料所不具备的一系列优异的力学性能，如较高的屈服强度、硬度以及良好的耐磨性能等，因而受到了广泛的关注。大量学者从纳米晶体材料独特的微观结构和变形机理上做了很多的研究。进来的研究发现，纳米晶体材料及孪晶材料独特的微观结构和变形机理使得材料裂纹萌生扩展与常规粗晶材料有很大的不同。本文在充分理解纳米金属材料裂纹萌生及扩展的条件下，主要采用理论分析及数值模拟相结合的方法对纳米晶体材料的界面的力学特性作了比较系统的研究。主要的研究内容如下： （1）回顾了纳米金属材料研究的发展过程，对纳米金属材料的影响参数、力学性能及变形机制作了系统性的综述。 （2）引入应变梯度理论及半定量定律，建立纳米孪晶材料孪晶界裂纹萌生的理论模型。通过引入应变梯度理论，建立孪晶界位错堆积区域应变与晶粒尺寸大小的关系式，继而建立了孪晶界位错堆积个数的表达式；通过半定量定律，分别考虑取向角与堆垛层错能对孪晶界的位错堆积个数的影响，继而计算孪晶界裂纹萌生的临界位错堆积个数。主要讨论了晶粒尺寸大小和孪晶片层厚度的变化对对纳米孪晶材料孪晶界裂纹萌生的影响。 （3）基于位错塞积理论，并结合传统的位错扩展理论，建立纳米晶体材料中I型裂纹扩展的理论模型，主要研究了晶粒尺寸大小和相邻两晶粒的取向偏差角的变化，在循环加载的情况下，纳米晶体材料界面疲劳裂纹扩展速率的变化问题。 （4）对以上建立的两个理论模型，通过matlab软件进行模拟计算，并对模拟结果进行讨论。通过与前人实验的对比，分析理论模型的合理性。
纳米金属;裂纹萌生;疲劳扩展;晶粒尺寸;损伤性能
武汉工程大学
硕士
化工过程机械
周剑秋
2016
中文
TB383
90
2018-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）