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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 中国材料研究学会
哈尔滨工业大学
主编 苑世剑 国际刊号ISSN 1005-0299 国内刊号CN 23-1345/TB

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引用本文:陈守东,卢日环.极薄带异步轧制滑移带演化的晶体塑性有限元分析[J].材料科学与工艺,2024,32(4):85-94.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20230050.
CHEN Shoudong,LU Rihuan.Crystal plasticity finite element method (CPFEM) analysis for slip band development in foil asymmetrical rolling[J].Materials Science and Technology,2024,32(4):85-94.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20230050.
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极薄带异步轧制滑移带演化的晶体塑性有限元分析
陈守东1,2,3,卢日环4
(1. 铜陵学院 机械工程学院,安徽 铜陵 244061;2. 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学),沈阳 110819;3. 铜陵学院 工程液压机器人安徽普通高校重点实验室,安徽 铜陵 244061;4. 燕山大学 国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心,河北 秦皇岛 066004)
摘要:
以单层晶极薄带轧制为研究对象,采用多尺度晶体塑性有限元方法模拟其在拉-压-剪复合应力状态下的宏观剪切带和微观滑移带演化,优化极薄带材轧制工艺。在微观层次上,每个晶粒被离散成若干个有限元单元,且每个积分点采用单晶体本构模型。宏-微观层次模拟的共同特征是滑移带演化高度的各向异性和局部化,微观层次的模拟更加明显。结果表明:新剪切带随轧制区施加额外剪切变形而形成,在拉-压-剪复合应力下,强剪切造成已缩窄的主次剪切带随轧制压下的增大而又扩展。单系滑移带在各变形晶粒内的演化差异很大,存在主次滑移,随压-剪复合应力状态的增强而形成亚滑移带。在拉-压-剪复合应力下,单滑移扩展和叠加形成贯穿晶界的累积滑移带,晶界起到很好的滑移承载和传递作用。
关键词:  极薄带异步轧制  单层晶铜箔  滑移带  晶体塑性  有限元
DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20230050
分类号:TG335.5
文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51804219, 52005432);安徽省自然科学基金资助项目(1808085QE161);安徽省重点研究与开发计划项目(202004a05020011);安徽省高校优秀青年人才支持计划项目(gxyq2022093);安徽省高校优秀青年科研项目(2022AH030153);铜陵学院重点培育项目(2020tlxyxs33).
Crystal plasticity finite element method (CPFEM) analysis for slip band development in foil asymmetrical rolling
CHEN Shoudong1,2,3, LU Rihuan4
(1.School of Mechanical Engineering, Tongling University, Tongling 244061, China;2.State Key Lab of Rolling and Automation (Northeastern University), Shenyang 110819, China; 3.Key Laboratory of Construction Hydraulic Robots of Anhui Higher Education Institutes,Tongling University, Tongling 244061, China;4.National Engineering Research Center for Equipment and Technology of Cold Rolled Strip,Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China)
Abstract:
A multi-scale crystal plastic finite element method is used to simulate the evolution of macroscopic shear band and microscopic slip band under tension-compression-shear combined stress optimizing the rolling process of single crystal foil rolling. At the microscopic level, each grain is separated into several finite element elements, and a single crystal constitutive model is used for each integral point. The common feature predicted by simulations at the macro-micro level is the anisotropy and localization of slip zone evolution height, more clearly revealed by simulations at the microscale. The results show that a new shear band is formed with additional shear deformation applied to the rolling zone. The narrowed primary and secondary shear bands to re-expand with the increase of rolling reduction under the combined stress state of tension-compression-shear. There are primary and secondary slips in which evolution of single-system slip bands varies greatly among the deformed grains, with sub-slip bands formed with the increase of compression-shear stress states. The single slip expands and superposes to form a cumulative slip band across the grain boundary, and the grain boundary plays an important role in carrying and transferring the slip under the combined stress state of tension-compression-shear.
Key words:  foil asymmetrical rolling  single-layer crystal copper foil  slip band  crystal plasticity  finite element

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