基于Chaboche硬化模型的304SS全壽命循環力學行為仿真分析

劉士杰，王 召，劉繼超，梁國柱

(1.北京航天動力研究所 低溫液體推進技術實驗室，北京 100076； 2.北京航天動力研究所，北京 100076； 3.北京機床研究所有限公司，北京 100102； 4.北京航空航天大學 宇航學院，北京 102206)

0 引言

304SS在航空航天、石油化工等行業被大量應用，由304SS制造的結構在非對稱循環載荷作用下會表現出多種形式的力學特性，比如蠕變和棘輪效應。Chaboche本構模型可以較好地描述金屬材料的循環力學行為，因此，它被廣泛地用于不銹鋼結構疲勞壽命評估程序。但對于工程人員而言，Chaboche混合型硬化模型參數的選取比較困難，而且所選取的模型參數是否可以代表全壽命循環的力學行為的研究鮮有報道，這在一定程度上限制了人們對模型的理解和應用。因此，本文開展了基于Chaboche硬化模型的低循環應變載荷下304SS全壽命循環力學響應仿真的研究。

1956年，Prager首先提出了一個線性硬化模型，它可以模擬包辛格效應，但這個模型卻因為在拉伸和壓縮的塑性階段具有相同的硬化模量而無法模擬棘輪效應。鑒于此，1998年，Frederick和Armstrong通過在線性Prager硬化模型中添加非線性動態恢復項提出了Armstrong-Frederick(AF)硬化模型，該模型實現了對應變路徑瞬態記憶效應的模擬，可以仿真材料的棘輪應變行為，但AF硬化模型僅能模擬穩態棘輪應變。為了提高棘輪應變的預測能力，在AF模型的基礎上提出了大量的利用非線性微分方程描述隨動硬化變量演化的硬化模型。其中Chaboche非線性隨動硬化模型(CHK-,是模型包含的AF模型的個數)最為經典，該模型由多個AF模型疊加而來，每個AF模型在整個應力應變響應階段起不同的作用。……