金屬各向異性拉伸破壞應變局部化理論：應用于高強度鋁合金

鋁合金的各向異性源于制造過程。擠壓型材、軋制板和塑性成型結構部件總是表現出各向異性，但各向異性的強度是變化的。其屈服和塑性流動的塑性各向異性主要受晶體結構控制。

本文主要研究塑性各向異性對高強度鋁合金拉伸塑性的影響，具體來說，研究了鋁合金AA7075?T651的各向異性失效在何種程度上歸因于塑性各向異性。為此，在各向異性塑性模型中進行了不同材料拉伸試驗的有限元模擬。在這種合金上進行的平滑和缺口拉伸試驗來進行金屬塑性的各向異性模型的模擬。從這些樣本的臨界截面提取的變形梯度的局部變化用于一系列缺陷分析。使用缺陷方法的應變局部化分析預測和理解各向異性失效，主要是通過散點圖外的各向異性塑性模型和散點圖內的各向異性版本的Gurson模型將這些模擬的應力和應變用于帶缺陷散點圖方法的局部化分析中，帶內的缺陷由空隙成核顆粒的體積分數表示。

Fig.2.Overview of the specimens used in the experimental study：a)smooth specimen,b)R2 specimen(notch radius is 2 mm)and c)R08 specimen(notch radius is 0.8 mm).All measures are in mm.The finite element meshes used in the subsequent numerical simulations are also shown.

結果表明，所提出的基于均勻化微觀結構的模擬方法能夠預測在軋制板的平面中觀察到的各向異性延伸失效。而且，在光滑樣品中觀察到的各向異性失效也得到了很好的預測，在缺口標本中對失效的預測也十分準確。同時實驗中觀察到的合金的拉伸延方向的依賴性可以被該方法準確預測(文中Fig 2.)。數值研究也表明了，塑性各向異性在確定這種高強度鋁合金的各向異性拉伸塑性方面起著重要作用。