Кристаллическая пластичность
Кристаллопластика — это мезомасштабный вычислительный метод, который учитывает кристаллографическую анизотропию при моделировании механического поведения поликристаллических материалов. Этот метод обычно использовался для изучения деформации в процессе скольжения , однако существуют некоторые разновидности кристаллической пластичности, которые могут включать в себя другие механизмы деформации, такие как двойникование и фазовые превращения. [1] Кристаллическая пластичность используется для получения взаимосвязи между напряжением и деформацией, которая также отражает основную физику на уровне кристалла. Следовательно, его можно использовать для прогнозирования не только реакции напряжения и деформации материала, но также эволюции текстуры , распределения микромеханического поля и областей локализации деформации. [2] Две широко используемые формулировки кристаллической пластичности основаны на методе конечных элементов, известном как метод конечных элементов кристаллической пластичности (CPFEM). [3] который разработан на основе формулировки конечной деформации для механики, и спектральной формулировки, которая более эффективна в вычислительном отношении из-за быстрого преобразования Фурье , но основана на формулировке малой деформации для механики. [4] [5]
Основные понятия
[ редактировать ]Кристаллическая пластичность предполагает, что любая деформация, приложенная к материалу, компенсируется процессом скольжения, когда движение дислокаций происходит в системе скольжения. Кроме того, предполагается, что действует закон Шмида , согласно которому данная система скольжения считается активной, когда разрешенное напряжение сдвига вдоль системы скольжения превышает критическое разрешенное напряжение сдвига в системе скольжения. Поскольку приложенная деформация происходит в системе отсчета макроскопического образца, а скольжение происходит в системе отсчета монокристалла, для последовательного применения определяющих соотношений карта ориентации (например, с использованием углов Бунге-Эйлера требуется ) для каждого зерна в поликристалле. Эту информацию об ориентации можно использовать для преобразования соответствующих тензоров между кристаллической системой отсчета и выборочной системой отсчета. Системы скольжения описываются тензором Шмида, который представляет собой тензорное произведение вектора Бюргерса и нормали плоскости скольжения, а тензор Шмида используется для получения разрешенного напряжения сдвига в каждой системе скольжения. Каждая система скольжения может подвергаться разной степени сдвига, и получение этих скоростей сдвига лежит в основе пластичности кристаллов. Кроме того, отслеживая накопленную деформацию, критическое разрешенное напряжение сдвига обновляется в соответствии с различными моделями упрочнения (например, Закон упрочнения по Голосу ), и это восстанавливает наблюдаемую макроскопическую реакцию напряжения и деформации материала. Эволюция текстуры фиксируется путем обновления кристаллографической ориентации зерен в зависимости от того, насколько деформируется каждое зерно. [2] [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кортни, Томас Х. (2000). Механическое поведение материалов (2-е изд.). Бостон: МакГроу Хилл. ISBN 978-1577664253 .
- ^ Jump up to: а б Покхарел, Риджу; Линд, Джонатан; Канджарла, Ананд К.; Лебенсон, Рикардо А.; Ли, Шиу Фай; Кенесей, Питер; Сутер, Роберт М.; Роллетт, Энтони Д. (март 2014 г.). «Пластичность поликристаллов: сравнение результатов измерений деформации в масштабе зерен и моделирования» . Ежегодный обзор физики конденсированного состояния . 5 (1): 317–346. Бибкод : 2014ARCMP...5..317P . doi : 10.1146/annurev-conmatphys-031113-133846 . ОСТИ 1763197 .
- ^ Ротерс, Ф.; Эйзенлор, П.; Ханчерли, Л.; Тьяджанто, Д.Д.; Билер, ТР; Раабе, Д. (февраль 2010 г.). «Обзор основных законов, кинематики, гомогенизации и многомасштабных методов конечно-элементного моделирования пластичности кристаллов: теория, эксперименты, приложения». Акта Материалия . 58 (4): 1152–1211. Бибкод : 2010AcMat..58.1152R . дои : 10.1016/j.actamat.2009.10.058 .
- ^ Муленек, Х.; Сюке, П. (апрель 1998 г.). «Численный метод расчета общего отклика нелинейных композитов со сложной микроструктурой». Компьютерные методы в прикладной механике и технике . 157 (1–2): 69–94. arXiv : 2012.08962 . Бибкод : 1998CMAME.157...69M . дои : 10.1016/S0045-7825(97)00218-1 . S2CID 120640232 .
- ^ Jump up to: а б Лебенсон, Рикардо А.; Роллетт, Энтони Д. (февраль 2020 г.). «Спектральные методы полнополевого микромеханического моделирования поликристаллических материалов» . Вычислительное материаловедение . 173 : 109336. doi : 10.1016/j.commatsci.2019.109336 .
 | Эта классической механике статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |