【摘 要】
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随着航空、航天、国防、能源等高新技术领域的快速发展,金属材料在高温高压极端环境下的应用越来越广泛,为保证在实际工程应用中金属材料服役的安全性和可靠性,需充分认识金属材料的屈服强度和剪切模量,其对温度和压强都非常敏感。因此关于不同温度/压强下的金属材料屈服强度和剪切模量的研究成为当前活跃的研究领域之一。研究控制金属材料温度/压强相关性屈服强度和剪切模量的机制及其随温度的演化,建立温度/压强相关性屈服
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随着航空、航天、国防、能源等高新技术领域的快速发展,金属材料在高温高压极端环境下的应用越来越广泛,为保证在实际工程应用中金属材料服役的安全性和可靠性,需充分认识金属材料的屈服强度和剪切模量,其对温度和压强都非常敏感。因此关于不同温度/压强下的金属材料屈服强度和剪切模量的研究成为当前活跃的研究领域之一。研究控制金属材料温度/压强相关性屈服强度和剪切模量的机制及其随温度的演化,建立温度/压强相关性屈服强度和剪切模量理论表征模型,可为传统金属材料的开发和寻找新型的高性能耐高温/高压材料提供技术支撑,具有重要的科学意义和工程应用价值。本学位论文针对高强钢材料建立了可考虑晶界滑移影响的温度相关性屈服强度理论表征模型;针对金属材料考虑温度和压强的耦合效应,分别建立了温度-压强相关性的剪切模量和屈服强度理论表征模型。具体的研究工作如下:（1）基于力热能量密度等效原理,针对高强钢材料建立了温度相关性晶界滑移能模型,进一步,基于温度相关性晶界滑移能模型,建立了考虑晶界滑移影响的温度相关性屈服强度理论模型。模型的预测结果与包含拟合参数的欧洲钢结构设计规范（EC3）、美国土木工程师学会标准（ASCE）、美国钢结构设计规范（AISC）和澳洲标准（AS4100）的预测结果及可获取的18种高强钢的温度相关性屈服强度的实验结果进行了对比,结果表明本文所建模型的预测结果与实验结果吻合更好。所建立的温度相关性屈服强度理论模型为高强钢在不同温度下的安全应用提供了理论支撑。（2）基于力热能量密度等效原理,对经典的Steinberg Cochran Guinan（SCG）模型中的线性温度项进行修正,建立了可表征温度和压强之间耦合效应的剪切模量和屈服强度模型。通过与SCG模型、Li修正的SCG模型、Yang修正的SCG模型等包含拟合参数的模型及实验结果进行对比,结果表明本文所建立的模型无需拟合参数,预测结果仍与实验数据取得了很好的一致性,更便于工程应用。该理论模型为预测金属材料在不同温度和压强下的剪切模量和屈服强度提供了一种简单方便的有效方法,避免了大量高温高压试验的开展。
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