粘塑性自洽（Visco-Plastic Self-Consistent，VPSC）晶体塑性模型简介

最新推荐文章于 2025-08-22 15:53:53 发布

原创

最新推荐文章于 2025-08-22 15:53:53 发布 · 3.4k 阅读

7 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#经验分享

粘塑性自洽（VPSC）模型是一种用于模拟多晶体材料塑性变形的本构模型，由C.N. TOME 和 R.A. Lebensohn开发。该模型适用于各种金属材料，如铝合金、镁合金等，能描述复杂的微观结构演化。VPSC通过Eshelby夹杂理论建立单晶间的相互作用，提供宏观和微观信息，如应力应变曲线、滑移模式和织构演化。以AZ31镁合金为例，VPSC能模拟拉伸和压缩过程，揭示不同加载方式下微观变形机制的差异，对材料设计和工艺参数优化有指导价值。

粘塑性自洽多晶体塑性模型（Visco-plasitic Self Consistant，VPSC）是由美国Los Alamos国家实验室的C.N. TOME 教授和R.A. Lebensohn教授联合开发的，用于模拟多晶体材料塑性变形过程宏观力学响应和微观结构演化的本构模型。这里，多晶体材料可以是七大晶系中的任一一种或多种复合，比如立方晶系中的铝合金、铜、铁、钢，密排六方晶系中的镁合金、钛合金、锆合金，等等；而塑性变形过程可以是比较简单的变形过程如单向拉伸、单向压缩、剪切，或更加复杂的自定义变形过程。

金属材料的宏观本构模型一般包括3个部分：弹性法则，屈服函数和硬化方程，其中屈服函数和硬化方程最为重要。屈服函数又包括各向同性屈服如Mises屈服或各向异性屈服如Hill48屈服，硬化方程主要包括描述屈服面大小变化的等向强化和描述屈服面位置变化的随动强化，各自都有许多具体的形式。屈服函数和硬化方程的不断发展，形式上越来越复杂，目的都是为了使得本构模型更加“准确”，具体表现就是数值计算结果与实验更接近。宏观本构模型往往嵌入到商业有限元软件如