用電子結(jié)構(gòu)參數(shù)探索非調(diào)質(zhì)鋼屈服強(qiáng)度理論計(jì)算的研究

本項(xiàng)目擬從表征合金鍵合力的相鍵電子數(shù)和表征相界面應(yīng)力的電子密度差、結(jié)合軋制中的相變及終軋晶粒尺寸、探索從理論上計(jì)算連鑄連軋非調(diào)質(zhì)鋼終軋屈服強(qiáng)度的方法。并與已經(jīng)探索出的連鑄連軋非調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)度計(jì)算公式[國(guó)家自然科學(xué)基金在研項(xiàng)目50271030]整合，給出一個(gè)利用合金相及相界面電子結(jié)構(gòu)參數(shù)能同時(shí)計(jì)算連鑄連軋非調(diào)質(zhì)鋼終軋屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的方法及公式，計(jì)算不同化學(xué)成分、不同強(qiáng)化機(jī)制、不同終軋晶粒尺寸下的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。據(jù)此，利用計(jì)算機(jī)從理論上預(yù)測(cè)滿足技術(shù)要求的不同化學(xué)成份、不同強(qiáng)化機(jī)制與終軋晶粒尺寸間的最佳組合（見(jiàn)立項(xiàng)依據(jù)中的表2）、滿足技術(shù)要求的最穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝條件（見(jiàn)立項(xiàng)依據(jù)中的表2），及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行爐前成份快速調(diào)整。本項(xiàng)研究還將提供計(jì)算機(jī)軟件供生產(chǎn)技術(shù)人員利用合金的電子結(jié)構(gòu)參數(shù)預(yù)測(cè)連鑄連軋非調(diào)質(zhì)鋼終軋后的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度或進(jìn)行非調(diào)質(zhì)鋼化學(xué)成份-組織結(jié)構(gòu)-屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度的理論設(shè)計(jì)。

緒論

1合金相電子結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值的計(jì)算

2合金相界面電子結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值的計(jì)算

3利用合金電子結(jié)構(gòu)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)值計(jì)算非調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能

4理論計(jì)算的準(zhǔn)確性及在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用

附錄A《固體與分子經(jīng)驗(yàn)電子理論》中的基本假設(shè)

附錄B鍵距差（BLD）法

附錄CEET原子雙態(tài)雜化參數(shù)及雜化表

附錄D元素的屏蔽作用系數(shù)b值

附錄E非調(diào)質(zhì)鋼力學(xué)性能計(jì)算中S、P、N元素權(quán)重的計(jì)算

參考文獻(xiàn)2100433B

本書(shū)共4章，第1章以相最強(qiáng)鍵上的共價(jià)電子對(duì)數(shù)nA為例，介紹了統(tǒng)計(jì)值n′A的計(jì)算方法；第2章以相界面上的電子密度差ΔP為例，介紹了統(tǒng)計(jì)值ΔP′的計(jì)算方法。其他電子結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值的計(jì)算與此相似，本書(shū)不再贅述。第3-4章介紹了用n′A、ΔP′、σ(σ′)計(jì)算了非調(diào)質(zhì)鋼終軋力學(xué)性能的方法，計(jì)算中選用了近年來(lái)科研、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際例子。本書(shū)在附錄中給出了已故中科院院士、國(guó)際知名物理學(xué)家余瑞璜教授的《固體與分子經(jīng)驗(yàn)電子理論》中的4個(gè)基本假設(shè)、鍵距差（BLD）法、原子狀態(tài)雜化表及原子屏蔽系數(shù)6值。

本書(shū)可供從事材料科學(xué)研究和合金成分設(shè)計(jì)的科學(xué)工作者使用，也可作為高等院校材料學(xué)、材料物理專(zhuān)業(yè)、研究生、本科生的教材及教學(xué)參考書(shū)。

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雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論是在中國(guó)本土產(chǎn)生、具有創(chuàng)新性的應(yīng)用基礎(chǔ)理論成果。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)統(tǒng)一強(qiáng)度理論進(jìn)行較廣泛研究、評(píng)價(jià)和應(yīng)用。但統(tǒng)一強(qiáng)度理論在理論、實(shí)驗(yàn)、參數(shù)確定及計(jì)算機(jī)實(shí)施與應(yīng)用等方面需繼續(xù)深入研究。 為此，為克服統(tǒng)一強(qiáng)度理論屈服函數(shù)存在的角點(diǎn)奇異性缺陷，本項(xiàng)目提出了一種基于主應(yīng)力空間的統(tǒng)一強(qiáng)度理論圖形返回算法。該方法能夠精確地確定角點(diǎn)處的塑性流動(dòng)矢量，并使得統(tǒng)一強(qiáng)度理論的數(shù)值實(shí)施更為簡(jiǎn)單有效。 之后，為確定參數(shù)b對(duì)發(fā)揮材料使用潛力的作用，本項(xiàng)目將統(tǒng)一強(qiáng)度理論運(yùn)用于如下的兩個(gè)數(shù)值模擬中。在第一個(gè)模擬中，統(tǒng)一強(qiáng)度理論被用于分析含結(jié)構(gòu)面的三維巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性。 分別考慮參數(shù)b取值為0、0.25、0.5、0.75、1的五種情況，并加載不同程度的中間主應(yīng)力，繪出了巖質(zhì)邊坡動(dòng)安全系數(shù)曲線。計(jì)算結(jié)果表明參數(shù)b取值不同時(shí)，所得的動(dòng)安全系數(shù)時(shí)程曲線形狀是一樣的，且在相同時(shí)間節(jié)點(diǎn)獲得安全系數(shù)最小值。在第二個(gè)模擬中，統(tǒng)一強(qiáng)度理論材料被用于預(yù)測(cè)納米復(fù)合陶瓷材料的宏觀三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。通過(guò)將參數(shù)b分別取值為1和0，可得到抗彎強(qiáng)度預(yù)測(cè)值的上限和下限。并且當(dāng)參數(shù)b取值為0.5時(shí)，預(yù)測(cè)結(jié)果可以很好地吻合實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 此外，本項(xiàng)目系統(tǒng)總結(jié)了自1991年以來(lái)，統(tǒng)一強(qiáng)度理論的研究進(jìn)展，分別闡述了統(tǒng)一強(qiáng)度理論的力學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型及參數(shù)確定、屈服面，以及應(yīng)用推廣, 并將其發(fā)表于Proccdia Engineering 10(2011).。最后，在本項(xiàng)目的資助下，整理、匯總了統(tǒng)一強(qiáng)度理論近50年的研究成果，申報(bào)并獲得 2011年國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。 2100433B