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基于离散位错动力学的纳米层状铜异质结构诱导协同强化研究
1
作者 张逸安 陆宋江 +3 位作者 赵建锋 陆晓翀 刘宝玺 张旭 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期140-150,共11页
利用三维多尺度离散位错动力学(DDD)方法对粗/细晶交替的纳米层状铜力学行为及其变形机制进行了研究。在多尺度DDD框架内分别构筑了粗/细晶叠层的多晶模型和对应的粗晶、细晶多晶模型,并采用基于粗粒化方法的位错穿透晶界模型描述了位... 利用三维多尺度离散位错动力学(DDD)方法对粗/细晶交替的纳米层状铜力学行为及其变形机制进行了研究。在多尺度DDD框架内分别构筑了粗/细晶叠层的多晶模型和对应的粗晶、细晶多晶模型,并采用基于粗粒化方法的位错穿透晶界模型描述了位错与晶界之间的相互作用。单轴拉伸模拟结果表明,层状材料的屈服应力和应变硬化均大于混合法则预测值,表明层状结构诱导了额外强化。进一步的微观结构演化分析表明,在层状材料中,位错在粗晶和细晶中激活并滑移,细晶中位错开动以后很快就会被晶界阻碍,而粗晶中的位错则会滑过整个粗晶层产生更大的塑性应变,从而诱发粗晶层和细晶层间产生应变分配。界面处的应变梯度促进几何必需位错累积,并产生异质变形诱导(HDI)强化。因此,纳米层状铜表现出更强的包辛格效应。 展开更多
关键词 离散位错动力学 层状材料 微结构演化 塑性行为 包辛格效应
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基于二维离散位错动力学的颗粒强化机制建模 被引量：1
2
作者 周可可 刘娟 +2 位作者 章海明 崔振山 金浩 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期229-235,共7页
基于二维离散位错动力学方法,以含有L12型长程有序γ′沉淀相的镍基合金为研究对象,根据材料实际的晶体结构建立了相应的模型。研究了颗粒体积分数与平均半径对金属及合金强度的影响,实现了材料临界分切应力的预测。为了使有限元模型与... 基于二维离散位错动力学方法,以含有L12型长程有序γ′沉淀相的镍基合金为研究对象,根据材料实际的晶体结构建立了相应的模型。研究了颗粒体积分数与平均半径对金属及合金强度的影响,实现了材料临界分切应力的预测。为了使有限元模型与实际Ostwald熟化晶体中的颗粒分布更为接近,模型考虑了颗粒的LSW分布规律。此模型中颗粒简化为球形,其在三维空间中的体积分数分别为5.5%、8%和10.5%,平均半径分别为16b、25b和36b(b为位错的柏氏矢量大小),位错与颗粒之间的交互作用基于位错切过机制。结果表明,欠时效状态下γ′沉淀相的体积分数或平均半径的增大都会导致镍基合金的临界分切应力增大。临界分切应力一定程度上体现了材料强度,临界分切应力越大,材料强度越高,因此可以通过增大颗粒体积分数和平均半径提高材料强度。 展开更多
关键词 颗粒强化 临界分切应力 二维离散位错动力学 镍基合金 γ′沉淀相
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基于离散位错动力学的单晶铜构件拉伸特性研究 被引量：2
3
作者 白清顺 胡超 +2 位作者 白锦轩 郭辉 盆洪民 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期270-276,共7页
为了研究微纳尺度构件拉伸中的位错演化行为,建立了2. 5D离散位错动力学模型,编写了单晶铜拉伸的离散位错动力学-有限元耦合仿真框架和程序。基于该模型,研究了单晶铜构件的单向拉伸特性,分析了单晶铜构件单向拉伸的特性曲线,获得了内... 为了研究微纳尺度构件拉伸中的位错演化行为,建立了2. 5D离散位错动力学模型,编写了单晶铜拉伸的离散位错动力学-有限元耦合仿真框架和程序。基于该模型,研究了单晶铜构件的单向拉伸特性,分析了单晶铜构件单向拉伸的特性曲线,获得了内部应力的分布规律。探究了单晶铜构件的厚度尺寸对拉伸特性的影响,获取了影响单晶铜单向拉伸性能的内在机理。研究结果表明,随着外载荷的增加,晶体内部逐渐形成位错网络,位错网络边界上位错吸收游离位错形成牢固的林位错组织,产生应力集中现象。通过比较不同厚度的单晶铜,认为较薄的单晶铜中位错更易被边界、林位错组织捕获,可动位错密度较低,使构件表现出更＂硬＂的力学特性。仿真研究表明仿真框架和程序可用于对单晶铜构件拉伸特性的评价。此外,还分析了单晶铜构件拉伸中表现出尺度效应的原因。 展开更多
关键词 单晶铜 离散位错动力学 拉伸特性 位错演化
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基于二维离散位错动力学的双位错与沉淀相交互作用建模及性能预测
4
作者 金浩 赵刚 +3 位作者 刘娟 章海明 隋大山 崔振山 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期168-175,共8页
基于二维离散位错动力学方法,以含有L12型长程有序γ’沉淀相的镍基合金为研究对象,建立了双位错运动模型,模拟了位错与沉淀相的交互作用。模型中,位错的运动取决于滑移面上位错点的局部受力平衡,位错的受力考虑了双位错间的相互作用和... 基于二维离散位错动力学方法,以含有L12型长程有序γ’沉淀相的镍基合金为研究对象,建立了双位错运动模型,模拟了位错与沉淀相的交互作用。模型中,位错的运动取决于滑移面上位错点的局部受力平衡,位错的受力考虑了双位错间的相互作用和位错自身的作用力。分析了沉淀相体积分数、平均半径以及反向畴界能对材料临界分切应力的影响。结果表明:在欠时效状态下,材料的临界分切应力随着γ’沉淀相的平均半径、反向畴界能、体积分数增大而增大,其中平均半径影响较小,反向畴界能的影响很大,当体积分数增大到一定程度,临界分切应力增长趋于平缓。相比于单位错模型,模拟结果与实验的数据更接近。 展开更多
关键词 临界分切应力 二维离散位错动力学 双位错 γ’沉淀相
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聚晶金刚石压痕行为的离散位错动力学仿真分析
5
作者 白清顺 白锦轩 +2 位作者 文泽华 姜丽辉 梁迎春 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2014年第6期50-54,共5页
依据位错理论,建立了聚晶金刚石(polycrystalline diamond,PCD)离散位错动力学-有限元耦合的压痕仿真模型。通过离散位错动力学仿真,获得了在微压痕作用下PCD的位错云图,揭示了金刚石微粉颗粒尺寸及颗粒体积分数对聚晶金刚石压痕特性的... 依据位错理论,建立了聚晶金刚石(polycrystalline diamond,PCD)离散位错动力学-有限元耦合的压痕仿真模型。通过离散位错动力学仿真,获得了在微压痕作用下PCD的位错云图,揭示了金刚石微粉颗粒尺寸及颗粒体积分数对聚晶金刚石压痕特性的影响规律,并分析了聚晶金刚石的位错演化机制及其失效行为。研究结果表明:采用离散位错动力学分析方法能够准确描述PCD的位错运动过程,PCD微粉颗粒尺寸增加会增大晶体位错滑移程度,金刚石颗粒体积分数增加则导致位错形核密度增加,最终将引起聚晶金刚石材料断裂强度下降。将离散位错理论引入到为分析聚晶金刚石位错演化的行为中,将为研究PCD在切削刀具等工程应用中材料的失效行为提供理论基础。 展开更多
关键词 聚晶金刚石 压痕 离散位错动力学 仿真
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基于二维离散位错动力学的塑性变形研究进展 被引量：4
6
作者 郑泽邦 旷野 詹梅 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期13-20,共8页
二维离散位错动力学模型是研究微观尺度复杂载荷条件下材料的塑性变形行为的有效手段之一,在现有模型结构基础上,对离散位错动力学方法的3个重要进展进行了综述。首先介绍了二维离散位错动力学基于叠加法原理的算法框架,各向异性弹性场... 二维离散位错动力学模型是研究微观尺度复杂载荷条件下材料的塑性变形行为的有效手段之一,在现有模型结构基础上,对离散位错动力学方法的3个重要进展进行了综述。首先介绍了二维离散位错动力学基于叠加法原理的算法框架,各向异性弹性场的引入有效扩展了离散位错动力学模型在多晶多相材料中的应用。其次系统论述了模型中与率敏感性相关的位错运动机制,通过引入位错在热激活效应下通过钉扎障碍的运动机制,实现了对低应变速率区间的率敏感性的预测。最后,对位错与界面相互作用进行了探讨,并结合模型计算方法的发展和在实际问题中的应用进行分析,以期为金属塑性变形机理的研究提供理论参考。 展开更多
关键词 离散位错动力学 叠加法原理 热激活 率敏感性 尺寸效应
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颗粒增强复合材料压缩行为的位错动力学模拟 被引量：3
7
作者 丁一凡 魏德安 +3 位作者 陆宋江 刘金铃 康国政 张旭 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1622-1633,共12页
颗粒增强铜基复合材料因具有极高的强度和弹性模量,优异的导电、导热性能和抗磨损能力,被广泛应用于航天航空、汽车、电子工业等领域.第二相强化是其主要的强化方式,其通过合金中弥散的微粒阻碍位错运动,可有效提高金属材料的力学性能,... 颗粒增强铜基复合材料因具有极高的强度和弹性模量,优异的导电、导热性能和抗磨损能力,被广泛应用于航天航空、汽车、电子工业等领域.第二相强化是其主要的强化方式,其通过合金中弥散的微粒阻碍位错运动,可有效提高金属材料的力学性能,提高其服役安全.针对该问题本文采用三维离散位错动力学(three-dimensional discrete dislocation dynamics,3D-DDD)方法,对微尺度颗粒增强铜基复合材料进行了微柱压缩模拟,分析了位错与第二相颗粒交互作用对材料力学响应的影响,揭示第二相颗粒强化的微观机理.本研究将第二相颗粒视为位错不可穿透的球形微粒,采用位错绕过机制模拟颗粒与位错的交互作用过程.通过调控滑移面相对于第二相颗粒中心的距离发现:屈服应力和应变硬化率均随距离的增大而减小.研究也发现Schmid因子越高的滑移系,屈服应力越低,后续应变硬化率越低.多位错与颗粒交互作用的模拟发现,同一滑移面中位错间的反应和不同滑移系中位错的交互作用可能是导致屈服应力和应变硬化率降低的关键. 展开更多
关键词 离散位错动力学 颗粒强化 取向效应 面心立方金属
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亚微米尺度晶体反常规塑性行为的离散位错研究进展 被引量：13
8
作者 庄茁 崔一南 +1 位作者 高原 柳占立 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期647-667,共21页
近十年来,随着实验技术的发展,人们对亚微米尺度晶体材料塑性行为的研究和认识不断深入,实验观测到许多由离散位错主导的新的应力-应变现象,它们是基于宏观尺度的经典塑性理论和基于微米尺度的应变梯度塑性理论所无法阐释的.研究者们试... 近十年来,随着实验技术的发展,人们对亚微米尺度晶体材料塑性行为的研究和认识不断深入,实验观测到许多由离散位错主导的新的应力-应变现象,它们是基于宏观尺度的经典塑性理论和基于微米尺度的应变梯度塑性理论所无法阐释的.研究者们试图寻求新的理论模型和计算方法,提出了考虑位错近程相互作用由背应力主导的缺陷能理论和以离散位错动力学为代表的亚微米尺度晶体塑性计算方法,旨在描述位错形核、增殖、匮乏和湮灭,揭示该尺度下塑性流动的机理.本文从实验观测数据、理论分析模型、离散位错动力学及其与之耦合的连续介质力学计算方法等方面,综述了亚微米尺度晶体反常规塑性行为的离散位错研究进展. 展开更多
关键词 亚微米尺度实验 晶体塑性理论 离散位错动力学 有限元 本构关系
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介观尺度计算材料学研究进展 被引量：1
9
作者 胡文军 李建国 +1 位作者 刘占芳 唐录成 《材料导报》 EI CAS CSCD 2004年第7期12-14,18,共4页
综述了计算材料科学研究中介观尺度的运用范围、模拟方法及最新进展,重点对空间离散位错动力学、相场动力学和元胞自动机在计算材料学中的应用进行了分析和介绍,讨论了介观尺度计算材料学的应用前景。
关键词 介观尺度 计算材料学 研究进展 模拟方法 时空间离散位错动力学 相场动力学 元胞自动机
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