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。该技术通过改善不锈钢管表面的微观结构，大大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，结合表面机械磨削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（是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，在脆性纳米晶界面层中观察到多个微裂纹的萌生和演化，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的一个组成部分，往往可以为材料设计和优化提供可靠的参考。使用数值方法进行损伤研究，他们没有考虑纳米晶层界面处的剪切破坏，文献中的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构建了多层轧制SMAT纳米304不锈钢管的内聚有限元模型。采用数值方法确定强化机制，然后研究纳米晶层的性能，包括一般内聚强度、切向内聚强度、损伤演化破坏能以及体积含量对结构整体强度和韧性的影响。材料。

(1)建立了二维内聚有限元模型，分析了增材轧制SMAT纳米材料304不锈钢管考虑切向应力强度的强度和韧性。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表明，通过任一方法增加纳米晶层的体积含量都会增加材料的强度，但会大大降低韧性。 304不锈钢管表明它对纳米晶层的厚度非常敏感，工艺必须精心设计并根据需要进行处理。