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FeCrNiCoCu合金疲劳性能及缺陷演变的分子动力学研究 被引量:1
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作者 朱和军 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第4期81-86,共6页
疲劳失效是机械构件的重要失效形式之一,因此本文通过分子动力学模拟方法在应变量ε=0.08下,对高熵合金FeCrNiCoCu合金进行20次循环加载模拟,以探究了高熵合金FeCrNiCoCu合金的疲劳力学性能和组织演变.结果发现,在循环加载过程中,FeCrNi... 疲劳失效是机械构件的重要失效形式之一,因此本文通过分子动力学模拟方法在应变量ε=0.08下,对高熵合金FeCrNiCoCu合金进行20次循环加载模拟,以探究了高熵合金FeCrNiCoCu合金的疲劳力学性能和组织演变.结果发现,在循环加载过程中,FeCrNiCoCu模型存在明显的循环软化和循环硬化现象,且循环软化和循环硬化交替出现.通过对模型组织分析发现每个循环周期结束后,有残余位错和层错,这些缺陷直接影响到下一周期的疲劳应力.通过对模型中总能量和无序原子百分比的统计分析可知,模型的总能量呈升高的趋势.模型中无序原子的百分比逐渐升高,最后稳定在0.09左右,无序原子对位错的生成和湮灭有直接的影响,进而影响循环硬化和循环软化. 展开更多
关键词 循环加载 分子动力学 疲劳变形 微观缺陷演化
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缺陷局域温度场分形特征的初步研究 被引量:4
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作者 罗文波 《湘潭大学自然科学学报》 CAS CSCD 1997年第1期32-34,38,共4页
本文对含缺陷物体破坏过程中的热耗散进行了深入的实验研究和初步的理论分析.结果表明:缺陷演化过程中因热耗散而形成的缺陷局域温度场具有分形特性.其分形维数是时间的函数.
关键词 缺陷演化 热耗散 温度场 分形 损伤
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含缺陷物体形变过程中的能量耗散及其分形分析 被引量:2
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作者 罗文波 《湘潭大学自然科学学报》 CAS CSCD 1997年第4期26-30,共5页
含缺陷物体的形变过程是一个缺陷跨多层次演化的复杂过程,不同层次上的演化各有独特性,但其共同特点是耗散性.以过程中的耗散性为研究对象,实验研究表明:缺陷演化过程中因能量耗散而形成的缺陷局域温度场具有分形特征,其分形维数... 含缺陷物体的形变过程是一个缺陷跨多层次演化的复杂过程,不同层次上的演化各有独特性,但其共同特点是耗散性.以过程中的耗散性为研究对象,实验研究表明:缺陷演化过程中因能量耗散而形成的缺陷局域温度场具有分形特征,其分形维数是时间的函数.本文从理论上初步探讨温度场分形维数、断面分形维数与能量耗散的关系,并讨论了分形效应产生的物理基础. 展开更多
关键词 缺陷演化 能量耗散 形变 缺陷 流变学 分形
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Fe-C合金中辐照缺陷特征的剂量率效应计算模拟
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作者 李建洋 张崇宏 杨义涛 《装备环境工程》 CAS 2022年第1期50-55,共6页
目的尝试采用计算模拟方法探究剂量率对辐照微结构特征的影响,探究常温辐照下剂量率效应的机理。方法采用动力学蒙特卡罗(OKMC)方法,结合近些年第一性原理和分子动力学的计算参数,研究了常温下铁-碳体系中辐照缺陷随剂量率的变化特征。... 目的尝试采用计算模拟方法探究剂量率对辐照微结构特征的影响,探究常温辐照下剂量率效应的机理。方法采用动力学蒙特卡罗(OKMC)方法,结合近些年第一性原理和分子动力学的计算参数,研究了常温下铁-碳体系中辐照缺陷随剂量率的变化特征。结果在较低的剂量范围(<0.01 dpa)内,间隙型位错环的密度随剂量率的增加而增加;但在较高的剂量范围内,高剂量率辐照呈现较低的间隙型位错环密度、较大的缺陷尺寸。通过比较不同剂量率下的位错线对点缺陷的吸收数目,把剂量率在不同剂量范围内的特征归结于位错吸收与缺陷复合之间的竞争。结论在较低的剂量范围内,位错吸收具有重要影响,随着剂量率的增加,位错吸收的缺陷数目显著减少;而在较高的剂量范围内,基体中间隙-空位缺陷的复合随剂量率的增加而显著增加,以至于高剂量率辐照可能产生较低的辐照硬化。文中的工作对理解剂量率效应的机理提供了一定的科学依据,为离子束模拟中子辐照提供了一定的科学参考。 展开更多
关键词 辐照损伤 缺陷演化 FE-C合金 剂量率效应 计算模拟
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基于机器学习的增材制造合金材料力学性能预测研究进展与挑战 被引量:8
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作者 胡雅楠 余欢 +4 位作者 吴圣川 奥妮 阚前华 吴正凯 康国政 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1892-1915,共24页
增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一.其中,增材构件的大批量生产和高可靠应用,关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性.而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同影响... 增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一.其中,增材构件的大批量生产和高可靠应用,关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性.而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同影响下,基于传统经验模型和有限数据的增材制造金属力学性能预测效率与准确性面临着严峻挑战.近年来,作为大数据与人工智能发展到一定阶段的必然产物,机器学习(machine learning,ML)方法为有效处理高维物理量之间的复杂非线性关系提供了契机,在增材制造合金材料力学性能预测领域得到持续关注.文章综述了机器学习在增材制造材料及构件力学性能预测中的国内外研究进展.首先简述了常见的机器学习算法和通用的机器学习流程,重点分析了融合物理信息的机器学习(physics-informed machine learning,PIML)方法的特点与构造方式;然后概述了增材制造合金材料力学性能4大影响因素的形成原因及机器学习在这些影响因素预测中的应用现状;重点介绍了ML和PIML在拉伸性能和疲劳断裂性能预测中的代表性研究成果;最后指出当前机器学习在力学性能预测中的局限性,并探讨了发展趋势和技术前景. 展开更多
关键词 数据驱动 机理驱动 微观组织 缺陷演化 疲劳寿命
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高熵合金辐照性能的计算机模拟进展 被引量:4
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作者 徐彪 付上朝 +1 位作者 赵仕俊 贺新福 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第17期17031-17040,共10页
核电在现有能源体系中扮演着十分重要的角色,是当今世界急需的清洁能源中的重要组成部分。在核电系统中,核能结构材料是保证其可靠性和安全性最重要的因素之一。在未来的第四代裂变和聚变反应堆中,核心结构材料需处在高温、强化学腐蚀... 核电在现有能源体系中扮演着十分重要的角色,是当今世界急需的清洁能源中的重要组成部分。在核电系统中,核能结构材料是保证其可靠性和安全性最重要的因素之一。在未来的第四代裂变和聚变反应堆中,核心结构材料需处在高温、强化学腐蚀以及强中子辐照等恶劣环境中。这样极端恶劣的应用环境对新一代反应堆的结构材料提出了十分苛刻的要求。由核裂变或核聚变产生的高能中子会引起材料中显著的原子位移并产生点缺陷或缺陷团簇,从而使材料性能发生退化,因此深入研究材料在辐照条件下的损伤机制对开发新型抗辐照结构材料及先进反应堆的实施至关重要。近年来,一类新型的合金材料——高熵合金在抗辐照、耐腐蚀方面展现出一定的潜力,成为新一代反应堆结构材料的重要候选材料之一。在研究其辐照损伤机制时,由于物理实验常常受设备、成本等的限制,计算模拟成为理解其抗辐照机理的一种重要手段。当前,高熵合金的辐照性能模拟还存在诸多问题。其中,由于元素随机排布导致的无序状态是重要的限制因素之一,对计算模拟方法提出了很大的挑战。例如,由于元素的随机排列,各组成元素的化学势定义比较困难,导致高熵合金中缺陷能量的计算可能出现不同的结果。另外,由于组成元素较多,高熵合金体系的经验作用势较难获得,导致分子动力学模拟等手段难以开展;而不依赖原子间作用势的第一性原理计算模拟方法则受计算能力的限制,只能模拟较小的原子体系,对缺陷团簇性质和缺陷长时间的扩散研究基本无能为力。这些限制因素是高熵合金辐照性能模拟的难点。尽管如此,近年来,学者们在高熵合金的辐照性能模拟研究上也取得了较大的进步。例如,对化学无序状态的分析,很好地解释了高熵合金中抗辐照性能与其结构之间的关联;通过分析初始移位损伤及其移位阈能的变化,很好地揭示了其辐照条件下的缺陷产生机制;在分析缺陷的形成能和迁移能变化中,发现了缺陷的缓慢扩散特性以及缺陷的优先扩散效应;还对缺陷复合以及缺陷之间的相互作用进行了研究,展现了不同类型缺陷间的复合以及相互作用机制。本文主要综述了近几年关于高熵合金辐照性能的计算机模拟的相关研究。首先,对高熵合金的基本性质,及其辐照损伤研究和计算模拟方法进行了介绍,然后对辐照条件下高熵合金中缺陷产生的机制、缺陷能量特性、缺陷扩散现象、缺陷之间的复合以及不同缺陷之间的相互作用等五个方面进行了讨论。最后,对当前面临的挑战和未来可能的发展方向提出了一些看法。 展开更多
关键词 高熵合金 辐照模拟 分子动力学 第一性原理计算 缺陷演化
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MD and OKMC simulations of the displacement cascades in nickel 被引量:2
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作者 Wen-Jing Xiao Gui-Yan Wu +4 位作者 Mei-Heng Li Hui-Qiu Deng Wei Zhang Ping Huai Wang-Yu Hu 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE CAS CSCD 2016年第3期53-57,共5页
The molecular dynamics(MD) method was used to investigate the displacement cascades with primary knock-on atom(PKA) energies of 2-40 keV at 100 and600 K.The migration energy of defects and their clusters was calculate... The molecular dynamics(MD) method was used to investigate the displacement cascades with primary knock-on atom(PKA) energies of 2-40 keV at 100 and600 K.The migration energy of defects and their clusters was calculated by nudged elastic band(NEB) method.Object kinetic Monte Carlo(OKMC) was used to simulate the evolution of defects in Ni under annealing.In each annealing stage,the recombination mechanism was discussed and evolution of the defects under different cascade conditions was compared.It was found that the defects generated in high-temperature cascades are more stable than those in the low-temperature cascades.In addition,almost all the defects are annihilated during annealing process at low PKA energy.At PKA energy of 20-40 keV,however,a large number of defects would remain after annealing. 展开更多
关键词 kmc模拟 子位移 级联 MD 缺陷演化 分子动力学 退火过程 重组机制
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