考虑超细晶金属材料应变软化效应的晶体塑性本构模型研究

郑战光; 樊佳楠; 孙腾; 谢昌吉; 黄增

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.013

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考虑超细晶金属材料应变软化效应的晶体塑性本构模型研究

·实验研究·测试技术· | 更新时间：2025-08-18

- 考虑超细晶金属材料应变软化效应的晶体塑性本构模型研究
- RESEARCH ON CRYSTAL PLASTICITY CONSTITUTIVE MODEL CONSIDERING THE STRAIN SOFTENING EFFECT OF ULTRA-FINE GRAIN METAL MATERIALS
- 机械强度 2025年47卷第8期页码：108-114
- 作者机构：
  
  1.广西大学机械工程学院，南宁 530004
  2.北部湾大学机械与船舶海洋工程学院，钦州 535011
  3.广西机电职业技术学院机械工程学院，南宁 530007
- 作者简介：
  
  ZHENG Zhanguang, E-mail: zhenglight@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52265018;51675110);广西自然科学基金项目(2021GXNSFAA220119);柳州市科技计划项目(2022ABA0101)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.013
  中图分类号： TH146.2;O344.1
- 收稿日期：2023-12-26，
  
  修回日期：2024-04-03，
  
  纸质出版日期：2025-08-15
- 稿件说明：
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郑战光，樊佳楠，孙腾，等. 考虑超细晶金属材料应变软化效应的晶体塑性本构模型研究［J］. 机械强度，2025，47（8）：108-114.

ZHENG Zhanguang，FAN Jianan，SUN Teng，et al. Research on crystal plasticity constitutive model considering the strain softening effect of ultra-fine grain metal materials［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（8）：108-114.
郑战光，樊佳楠，孙腾，等. 考虑超细晶金属材料应变软化效应的晶体塑性本构模型研究［J］. 机械强度，2025，47（8）：108-114. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.013.

ZHENG Zhanguang，FAN Jianan，SUN Teng，et al. Research on crystal plasticity constitutive model considering the strain softening effect of ultra-fine grain metal materials［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（8）：108-114. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.013.

摘要

为了研究超细晶金属材料（Ultra-Fine Grain

UFG）在单轴拉伸加载条件下出现的应变软化现象，基于经典的晶体塑性本构模型提出了一种考虑残余内应力作用的修正模型，并将残余内应力及其演化的具体形式编成用户子程序。通过生成宏观试样的代表性体积单元，对单轴拉伸试验数据进行拟合以验证模型的有效性，同时将有、无残余内应力作用这2种情况下的模拟结果进行比较。结果表明，利用修正的晶体塑性本构模型计算得到的模拟结果与试验结果吻合较好，说明了所修正的晶体塑性本构模型能够有效地捕捉到UFG金属材料的应变软化现象，而有、无残余内应力作用这2种情况下的晶体塑性模拟结果表现出不同的性质，说明从残余内应力形成及作用的角度上解释UFG金属材料应变软化现象是合理的。

Abstract

In order to study the strain softening phenomenon of ultra-fine grain (UFG) metal materials under uniaxial tensile loading

a modified model considering the effect of residual internal stress was proposed based on the classical crystal plasticity constitutive model

and the specific form of residual internal stress and its evolution were programmed into the user subroutine. The uniaxial tensile test data were fitted to verify the validity of the model

and the finite element simulation results of crystal plasticity were compared with and without the residual internal stress. The results show that the simulation results obtained by using the modified crystal plasticity constitutive model are in good agreement with the experimental results

indicating that the modified crystal plasticity constitutive model can effectively capture the strain-softening phenomenon of UFG metal materials

and the simulation results show different properties under the two conditions whether the residual internal stress is taken into account. It is reasonable to explain the strain softening phenomenon of UFG metal materials from the perspective of the formation and action of residual internal stress.

关键词

Keywords

references

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