谭 阳,迟毅林,黄亚宇,姚廷强

(昆明理工大学机电工程学院，云南 昆明 650500)

考虑微观结构特征长度演化的内变量黏塑性本构模型*

谭 阳,迟毅林,黄亚宇,姚廷强

(昆明理工大学机电工程学院，云南 昆明 650500)

在金属晶体材料高应变率大应变变形过程中，存在强烈的位错胞尺寸等微观结构特征长度细化现象，势必对材料加工硬化、宏观塑性流动应力产生重要影响。基于宏观塑性流动应力与位错胞尺寸成反比关系，提出了一种新型的BCJ本构模型。利用位错胞尺寸参数，修正了BCJ模型的流动法则、内变量演化方程，引入了考虑应变率和温度相关性的位错胞尺寸演化方程，建立了综合考虑微观结构特征长度演化、位错累积与湮灭的内变量黏塑性本构模型。应用本文模型，对OFHC铜应变率在10-4～103s-1、温度在298～542 K、应变在0～1的实验应力-应变数据进行了预测。结果表明：在较宽应变率、温度和应变范围内，本文模型的预测数据与实验吻合很好；与BCJ模型相比，对不同加载条件下实验数据的预测精度均有较大程度的提高，最大平均相对误差从9.939%减小为5.525%。

固体力学；新型内变量黏塑性本构模型；位错胞尺寸；高应变率大应变变形；微观结构特征长度

准确的塑性本构模型，是成功预测金属晶体材料在高应变率大应变变形过程中复杂动态力学行为的关键[1-2]。冲击、侵彻、机加工等高应变率大应变变形过程中，应变率从准静态变化到动态，高应变率变形产生绝热温升现象，使整个过程涉及的应变率、温度范围较宽，产生显著的应变率、温度与材料硬化之间的耦合效应和应变率、温度历史效应。……