不銹鋼管的強(qiáng)度和韌性對(duì)機(jī)械和土木結(jié)構(gòu)的完整性和可靠性至關(guān)重要?？茖W(xué)家們一直致力于高強(qiáng)度高韌性結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)和研究，包括噴丸、電鍍、噴涂、氣相沉積（PVD/CVD）激光加工、表面化學(xué)加工等多種表面改性技術(shù)。這些技術(shù)通過改善不銹鋼管表面的微觀結(jié)構(gòu)，顯著提高了不銹鋼管的性能。熱點(diǎn)。 Chen等人制備了304不銹鋼管試件，結(jié)合表面機(jī)械研磨處理技術(shù)和滾壓技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)處理后的304不銹鋼管具有較高的強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度為878 MPa，塊）。是粗晶粒材料的兩倍多）和所需的韌性（具有相同屈服強(qiáng)度和48% 斷裂應(yīng)變下正常硬化的材料的三倍）。同時(shí)，還觀察到脆性納米晶界面層中多個(gè)微裂紋的萌生和發(fā)生，這也用于解釋納米材料的強(qiáng)化機(jī)制。
隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，數(shù)值分析方法越來越成為材料設(shè)計(jì)不可或缺的一部分，往往可以為材料設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供可靠的參考。在疊壓軋制SMAT納米304不銹鋼管的情況下，郭文獻(xiàn)采用數(shù)值方法進(jìn)行了相關(guān)損傷研究，得到了較好的結(jié)論，但未考慮納米晶層界面處的剪切破壞，實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)界面剪切損傷明顯存在。
本文作者在損傷力學(xué)框架下，利用通用有限元軟件ABAQUS構(gòu)建了疊層軋制SMAT納米304不銹鋼管的內(nèi)聚有限元模型。使用數(shù)值的方法確定了強(qiáng)化機(jī)制，然后研究了納米晶層的性質(zhì)，包括一般內(nèi)聚強(qiáng)度、切向內(nèi)聚強(qiáng)度、損傷演化斷裂能和體積含量對(duì)整體強(qiáng)度和韌性的影響結(jié)構(gòu)體。成分。
(1) 考慮堆疊軋制SMAT納米材料304不銹鋼管的切向內(nèi)聚強(qiáng)度，建立二維內(nèi)聚有限元模型進(jìn)行強(qiáng)度和韌性分析。該模型根據(jù)平面拉伸載荷的作用模擬了損傷演化過程，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，得到了滿意的結(jié)果，驗(yàn)證了模型的有效性和準(zhǔn)確性。
(2) 評(píng)估了納米晶層的內(nèi)聚力和斷裂能對(duì)整體性能的影響。法向內(nèi)聚強(qiáng)度和切向內(nèi)聚強(qiáng)度的增加會(huì)增加材料的整體斷裂應(yīng)變。降低納米晶層的斷裂能也有利于提高材料的韌性。
(3)研究了納米晶層的體積含量對(duì)304不銹鋼管整體斷裂應(yīng)變和強(qiáng)度的影響。兩種不同的納米晶層分布模型模型的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，通過任一方法增加納米晶層的體積含量都會(huì)增加材料強(qiáng)度，但會(huì)顯著降低韌性。說明304不銹鋼管對(duì)納米晶層的厚度非常敏感，工藝必須精心設(shè)計(jì)，按需處理。