扩展黄永刚原始晶体塑性程序加入AF背应力模拟金属疲劳问题

参考文献:《Low-cycle fatigue life prediction of a polycrystalline nickel-base superalloy using crystal plasticity modelling approach》

在原始程序中修改流动方程,加入背应力项,引入运动硬化项,从而可以描述多晶金属循环加载中的包辛格效应

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背应力的演化遵循AF模型

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并使用原始的PAN模型描述滑移系统的硬化行为

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为了表征多晶的疲劳寿命,引入两类疲劳指示因子分别为

一:累计塑性滑移

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二:累计能量耗散

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以文献的例,验证修改模型的准确性,其中文献作者的几何模型和材料参数如下

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依据该模型,作者模拟得到单调拉伸以及循环加载下材料的宏观应力应变响应为

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微观响应结果为

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基于两类疲劳指示因子,作者通过线性外推得到了基于模拟的寿命预测结果:

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基于作者提供的思路和参数,对黄永刚原始程序进行修改,考虑背应力效应,并进行简单的数值验证

1,建立包含200晶粒的二维多晶模型(0.1*0.03mm),并使用四节点平面应变单元进行网格划分,如下图

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2,施加正弦形式的循环拉压的位移载荷(1%),引力比为-1

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3,模拟结果如下:

第一个滑移系统的背应力:

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累计塑性剪切:

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累计能量耗散:

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宏观应力应变响应:

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