不锈钢管的强度和韧性对机械和土木结构的完整性和可靠性至关重要。科学家们一直致力于高强度高韧性结构材料的设计和研究，包括喷丸、电镀、喷涂、气相沉积（PVD/CVD）激光加工、表面化学加工等多种表面改性技术。这些技术通过改善不锈钢管表面的微观结构，显着提高了不锈钢管的性能。热点。 Chen等人制备了304不锈钢管试件，结合表面机械研磨处理技术和滚压技术进行了实验研究，发现处理后的304不锈钢管具有较高的强度（屈服强度为878 MPa，块）。是粗晶粒材料的两倍多）和所需的韧性（具有相同屈服强度和48% 断裂应变下正常硬化的材料的三倍）。同时，还观察到脆性纳米晶界面层中多个微裂纹的萌生和发生，这也用于解释纳米材料的强化机制。

随着计算机性能的不断提高，数值分析方法越来越成为材料设计不可或缺的一部分，往往可以为材料设计和优化提供可靠的参考。在叠压轧制SMAT纳米304不锈钢管的情况下，郭文献采用数值方法进行了相关损伤研究，得到了较好的结论，但未考虑纳米晶层界面处的剪切破坏，实验观察发现界面剪切损伤明显存在。

本文作者在损伤力学框架下，利用通用有限元软件ABAQUS构建了叠层轧制SMAT纳米304不锈钢管的内聚有限元模型。使用数值的方法确定了强化机制，然后研究了纳米晶层的性质，包括一般内聚强度、切向内聚强度、损伤演化断裂能和体积含量对整体强度和韧性的影响结构体。成分。

(1) 考虑堆叠轧制SMAT纳米材料304不锈钢管的切向内聚强度，建立二维内聚有限元模型进行强度和韧性分析。该模型根据平面拉伸载荷的作用模拟了损伤演化过程，与实验结果进行了比较，得到了满意的结果，验证了模型的有效性和准确性。

(2) 评估了纳米晶层的内聚力和断裂能对整体性能的影响。法向内聚强度和切向内聚强度的增加会增加材料的整体断裂应变。降低纳米晶层的断裂能也有利于提高材料的韧性。

(3)研究了纳米晶层的体积含量对304不锈钢管整体断裂应变和强度的影响。两种不同的纳米晶层分布模型模型的计算发现，通过任一方法增加纳米晶层的体积含量都会增加材料强度，但会显着降低韧性。说明304不锈钢管对纳米晶层的厚度非常敏感，工艺必须精心设计，按需处理。