基于参变量变分原理的纳米孪晶结构的各向异性Cosserat理论建模OA北大核心

纳米孪晶结构金属不仅得到实验证明具有优异的强度,而且具有良好的延展性,是改善金属强度-塑韧性倒置关系的重要途径,体现出巨大的工程应用价值。本文基于参变量变分原理,发展了三维各向异性Cosserat弹塑性分析的参数二次规划算法,并且将该算法应用于纳米孪晶铜的数值建模模拟。通过引入孪晶与基体之间的特殊取向关系,建立了纳米孪晶铜的各向异性Cosserat连续介质模型。考虑到晶体取向不同而产生的各向异性效应以及孪晶与基体之间的不均匀变形产生的应变梯度效应,得到的模型结果与不同实验研究所得的纳米孪晶铜的应力-应变曲线吻合良好。基于该模型,系统地研究了平均孪晶厚度对纳米孪晶铜屈服强度、弹性模量等力学性能的影响。结果表明,各向异性效应主要影响弹性模量和屈服强度,应变梯度效应影响屈服强度和应变硬化率。