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基于非线性动力系统的PortevinLe+Chatelier效应研究(论文).pdf
在一定的温度、应变率或适当的预变形下,多种合金材料在拉伸实验中会出
现特殊的塑性失稳现象,其表现为时域上的锯齿形应力流动和空域上的应变局域
化,这种现象被称为Portevin.Le Chatelier(PLC)效应。PLC效应属于一种群集性现
象,其本质源于材料微细观结构演变过程中的动态应变时效现象,即可动位错与
林位错、溶质原子之间动态的交互作用。在对PLC效应发生时的应力曲线的特征
参量,如锯齿幅度和重加载时间进行统计时,发现随着加载应变率的增大,其分
布形式由峰值分布转变为幂率分布,从非线性动力学角度看,其中暗含着不同动
力模式的转变过程,因此,本文从非线性动力学的角度来探求PLC效应的动力作
用机制,主要采用三种非线性分析的手段,包括重构相空间轨迹的吸引子状态分
析、基于小波变换的多尺度分析及多分形分析,对PLC效应的动力学行为进行相
应的研究。
采用相空间重构技术对低应变率(对应C带型)时的吸引子特征进行分析。
在确定延迟时间量时,传统方法,即利用应力时间序列的自相关函数,对PLC
效应应力信号分析存在着极限性。因此本文采用联合平均位移法来作为确定延
迟时间量的准则,并展示了相应的相空间轨迹,结果发现给定应力序列具有混
沌吸引子的特征结构。
基于小波变换技术对PLC效应进行多尺度分析中,首先探讨了PLC效应
处于混沌状态时的自相似性质及其产生机制;其次,鉴于传统手段提取应力曲
线特征量时难以避免的人为因素会给分析带来误差,使用小波变换这种纯粹的
数学手段,.能够很好地解决这一问题,并从小波系数的物理意义上对其进行了
论述;最后,对不同固溶处理温度的应力时间曲线进行小波分解,发现小波系
数存在非单调的变化形式,与已有的统计结果类似,进一步表明可以将小波变
换这种数学手段应用到PLC效应研究领域中,达到对PLC效应的时域结构进
行多尺度观测及特征参量的无误差统计。
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