Chaboche隨動硬化模型參數確定及棘輪效應

姜金朋 陳 濤 金 平

(北京航空航天大學 宇航學院，北京100191)

王 玨

(中國運載火箭技術研究院 總體設計部，北京100076)

材料在平均應力非零的應力控制循環載荷作用下會出現塑性應變累積現象，即棘輪效應，這是材料在循環載荷作用下的重要循環塑性行為，對結構循環疲勞起重要作用，因此，準確預測棘輪發展及損傷對結構疲勞分析有重要影響.大部分循環硬化或軟化金屬達到一定循環次數后穩定，或是屈服面尺寸停止改變，但棘輪仍然增加，因此，隨動硬化(屈服面的移動)是棘輪的主要原因.

Hassan，Corona和Kang等人針對材料循環棘輪特性，對不同材料和不同載荷條件進行了大量試驗研究［1-6］.其中，Hassan 等人［1-4］對碳鋼1020、碳鋼1026和碳鋼1018、不銹鋼304進行了較大應力范圍的試驗，很多研究者采用該文獻結果驗證模型對棘輪效應預測的準確性.

除了進行試驗研究，研究者還提出不同的硬化模型預測材料的循環響應.Prager［7］提出最簡單的隨動硬化模型，能夠反映循環載荷的包辛格效應，但是在描述平均應力非零的應力循環加載時，該模型給出封閉的應力應變滯回環，不能預測棘輪.對Prager硬化律的改進主要有兩種:一種是Besseling［8］和 Mroz［9］提出的多面模型，后來又經進一步改進，但是多線性模型仍然不能預測棘輪;另一種改進是考慮逐漸減弱的記憶效應，引入所謂的“恢復項”，Frederick等人［10］最先提出非線性硬化律，Chaboche［11］在此基礎上將背應力分解成不同分量，每一個分量遵循A-F硬化律.很多研究表明，Chaboche隨動硬……