不銹鋼管的強度和韌性對機械和土木結(jié)構(gòu)的完整性和可靠性至關(guān)重要。科學(xué)家們一直致力于高強度高韌性結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計和研究，包括噴丸、電鍍、噴涂、氣相沉積（PVD/CVD）激光加工、表面化學(xué)加工等多種表面改性技術(shù)。這些技術(shù)通過改善不銹鋼管表面的微觀結(jié)構(gòu)，顯著提高了不銹鋼管的性能。熱點。 Chen等人制備了304不銹鋼管試件，結(jié)合表面機械研磨處理技術(shù)和滾壓技術(shù)進行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)處理后的304不銹鋼管具有較高的強度（屈服強度為878 MPa，塊）。是粗晶粒材料的兩倍多）和所需的韌性（具有相同屈服強度和48% 斷裂應(yīng)變下正常硬化的材料的三倍）。同時，還觀察到脆性納米晶界面層中多個微裂紋的萌生和發(fā)生，這也用于解釋納米材料的強化機制。
隨著計算機性能的不斷提高，數(shù)值分析方法越來越成為材料設(shè)計不可或缺的一部分，往往可以為材料設(shè)計和優(yōu)化提供可靠的參考。在疊壓軋制SMAT納米304不銹鋼管的情況下，郭文獻采用數(shù)值方法進行了相關(guān)損傷研究，得到了較好的結(jié)論，但未考慮納米晶層界面處的剪切破壞，實驗觀察發(fā)現(xiàn)界面剪切損傷明顯存在。
本文作者在損傷力學(xué)框架下，利用通用有限元軟件ABAQUS構(gòu)建了疊層軋制SMAT納米304不銹鋼管的內(nèi)聚有限元模型。使用數(shù)值的方法確定了強化機制，然后研究了納米晶層的性質(zhì)，包括一般內(nèi)聚強度、切向內(nèi)聚強度、損傷演化斷裂能和體積含量對整體強度和韌性的影響結(jié)構(gòu)體。成分。
(1) 考慮堆疊軋制SMAT納米材料304不銹鋼管的切向內(nèi)聚強度，建立二維內(nèi)聚有限元模型進行強度和韌性分析。該模型根據(jù)平面拉伸載荷的作用模擬了損傷演化過程，與實驗結(jié)果進行了比較，得到了滿意的結(jié)果，驗證了模型的有效性和準(zhǔn)確性。
(2) 評估了納米晶層的內(nèi)聚力和斷裂能對整體性能的影響。法向內(nèi)聚強度和切向內(nèi)聚強度的增加會增加材料的整體斷裂應(yīng)變。降低納米晶層的斷裂能也有利于提高材料的韌性。
(3)研究了納米晶層的體積含量對304不銹鋼管整體斷裂應(yīng)變和強度的影響。兩種不同的納米晶層分布模型模型的計算發(fā)現(xiàn)，通過任一方法增加納米晶層的體積含量都會增加材料強度，但會顯著降低韌性。說明304不銹鋼管對納米晶層的厚度非常敏感，工藝必須精心設(shè)計，按需處理。