【摘 要】
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金属塑性变形一般都是不均匀流动变形,而且金属材料自身也非理想均匀状态,其中微观晶粒的尺寸大小与分布不均匀、空洞和组织偏析等缺陷就会导致力学性能不稳定和塑性流动不均匀的现象,因此材料的力学性能和塑性行为的表征一直都是学者们攻克的难题。颈缩是金属塑性变形最为显著的应变局部化行为,也是重要的失效机制。尽管金属在工程中被广泛使用,但在加载过程中颈缩行为如何演变尚不明晰。此前大多数的颈缩相关研究都围绕圆形截
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金属塑性变形一般都是不均匀流动变形,而且金属材料自身也非理想均匀状态,其中微观晶粒的尺寸大小与分布不均匀、空洞和组织偏析等缺陷就会导致力学性能不稳定和塑性流动不均匀的现象,因此材料的力学性能和塑性行为的表征一直都是学者们攻克的难题。颈缩是金属塑性变形最为显著的应变局部化行为,也是重要的失效机制。尽管金属在工程中被广泛使用,但在加载过程中颈缩行为如何演变尚不明晰。此前大多数的颈缩相关研究都围绕圆形截面而进行,原因是圆形截面的颈缩行为相对有规则且易观察测量,其力学性能也相对稳定,但是矩形截面的颈缩行为是复杂不规则的,力学性能测试的干扰因素更多。本文采用三维数字图像相关（3D-DIC）技术和单向拉伸试验相结合的方法,以6061铝合金板状试样为例,构建基于弹塑性体积不变定律的局部微小立方体单元,提出一种改进的厚度应变测量方法。将此方法应用于拉伸试样的颈缩截面位置,即可开发出一种矩形截面真实应力-应变的直接测量方法,并与工程上最常用的两种真实应力-应变求解方法进行对比验证。最后将全场厚度应变历史应用于整个轴向位置的应变分布描述中,以此来探讨矩形截面颈缩区长度的演化特性。本文的主要创新研究工作如下:（1）采用传统3D-DIC技术搭配板状试样的单向拉伸试验,分析出试样表面的全场横向工程应变和纵向工程应变,对这些数据进行筛选与匹配,并从试样中选择对应的一小块进行单元立方体的构建,结合弹塑性体积不变定律求解出对应的厚度应变,再将此流程应用于全场即可获得全场厚度应变历史。（2）为了准确获取矩形截面的真实应力-应变关系,将试样断裂位置视作单元立方体的集合,运用厚度应变测量方法获取断裂位置横截面积历史,以此求解出真实应力历史,进而构建完整的真实应力-应变关系,再结合两种传统的真实应力-应变求解方法进行对比验证。并将此种真实应力-应变测量方法的适用范围进行扩展,分别应用于不同拉伸试样以及同一试样的不同横截面位置的真实应力-应变求解,针对获得的结果曲线,分析此种测量方法的适用性和优缺点。（3）为了研究矩形截面金属颈缩区长度的演化特性,经对比和讨论轴向位置的三种应变分布,选择厚度应变分布对四种试样的颈缩区内外整个轴向位置进行描述,运用颈缩区应变演化的特点确定每种试样的颈缩区边缘位置及其长度演化特性,探讨矩形截面的材料参数（宽厚比和晶粒大小）对其颈缩区长度演化行为的影响。
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