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在经典塑性理论中不包含长度尺度，因此无法解释实验中的尺寸效应现象：而工程中迫切需要解决的微米和亚微米量级的设计、制造问题；以及为韧性材料中的解理断裂现象提供一种合理的解释，都需要发展应变梯度理论。本文针对基于细观机制的应变梯度塑性理论进行了一系列研究，主要取得了以下成果： 1．推导了MSG塑性流动理论的本构方程，其中考虑了摩擦应力的影响。 2．发展MSG流动理论的有限元方法，并模拟了微压痕实验和静止裂纹问题。MSG流动和形变理论都与微压痕实验符合得很好；压痕硬度平方和深度倒数之间近似成线性关系。MSG理论预测的裂尖应力明显高于HRR场；其应力奇异性不仅高于HRR场，而且还达到或超过弹性场-1／2奇异性；幂硬化指数不影响应力奇异性；MSG塑性理论的主控区很小，且对外加应力强度因子不敏感。 3．利用MSG流动理论研究定常扩展的平面应变Ⅰ型裂纹。计算表明，在裂尖附近应变梯度明显的区域内，裂尖分离应力可达到相当高的水平。MSG理论控制区内奇异性很高，甚至超过弹性场奇异性，且幂硬化指数不影响奇异性。将MSG流动理论和EPZ模型相结合，分析定常扩展裂纹的断裂韧性表明，断裂韧性与界面最大分离应力和材料特征尺度相关。因而MSG塑性理论可以为韧性材料的解理断裂现象提供一种有效的解释。 4．推广MSG塑性形变理论，考虑了Taylor模型中摩擦应力的影响。纯弯、扭转和孔洞长大问题的研究表明，应变梯度和摩擦应力之间的相互作用很弱。分析bcc材料钨的微压痕实验得知：摩擦应力显著提高压痕硬度；压痕硬度平方与深度倒数之间的线性关系仍近似成立，但直线的斜率受摩擦应力影响很大。 5．研究了韧性材料孔洞长大问题中的应变梯度效应。对理想刚塑性和幂硬化材料，得到孔洞长大率和远场外加静水应力的关系。发现应变梯度效应可以降低微孔洞的长大速率。