用分子動力學(xué)模擬研究FCC金屬的應(yīng)變率敏感性.pdf

1、本研究分別在細觀尺度和微觀尺度上，基于位錯理論和分子動力學(xué)模擬理論，應(yīng)用位錯動力學(xué)模擬和分子動力學(xué)模擬方法，對金屬的應(yīng)變率效應(yīng)機理進行了深入研究。 金屬應(yīng)變率效應(yīng)通常是指其力學(xué)性能(流動應(yīng)力和破壞強度等)隨應(yīng)變(或應(yīng)力)率的提高而增加。金屬的應(yīng)變率敏感性是應(yīng)變率效應(yīng)的特征現(xiàn)象。盡管對金屬應(yīng)變率效應(yīng)進行了許多研究探索，到目前為止，金屬應(yīng)變率效應(yīng)及其應(yīng)變率敏感性的物理本質(zhì)還沒有確定，尚需要進一步研究。 本研究首先運行位錯動力

2、學(xué)模擬程序?qū)饘黉X的應(yīng)變率效應(yīng)進行了模擬計算，通過對模擬結(jié)果的深入分析，揭示出被激活位錯源數(shù)目隨著應(yīng)變率提高而增加的細觀現(xiàn)象?；谶@一發(fā)現(xiàn)并結(jié)合位錯理論分析，提出了建立應(yīng)變率與應(yīng)力聯(lián)系的新途徑，即通過位錯源長度來建立流動應(yīng)力與應(yīng)變率之間的關(guān)系。 基于對上述現(xiàn)象的解釋分析，提出Orowan關(guān)系在應(yīng)變率效應(yīng)中所起的重要作用-建立了宏觀塑性應(yīng)變率與細觀位錯運動性質(zhì)的聯(lián)系；提出位錯速度對應(yīng)力的依賴關(guān)系是描述位錯運動中的動力學(xué)關(guān)系，提出此

3、動力學(xué)關(guān)系決定了應(yīng)變率效應(yīng)中流變應(yīng)力的變化。依據(jù)Orowan關(guān)系和位錯運動的動力學(xué)關(guān)系對應(yīng)變率效應(yīng)的細觀機理進行了定性解釋。依據(jù)對應(yīng)變率效應(yīng)的解釋，對與應(yīng)變率效應(yīng)有關(guān)的多種試驗現(xiàn)象做出了新的分析解釋。對材料應(yīng)變率敏感性隨溫度變化的現(xiàn)象進行了分析，所得結(jié)論與現(xiàn)有試驗結(jié)果相符；對晶體材料在恒應(yīng)變率加載下的應(yīng)力應(yīng)變曲線進行了分析，明確提出了應(yīng)力應(yīng)變曲線中受應(yīng)變率直接影響部分-過渡段的概念；結(jié)合位錯運動分析，對恒應(yīng)變率加載下晶體材料的應(yīng)力應(yīng)變曲

4、線進行了解釋，深化了對應(yīng)變率效應(yīng)的認識；提出了應(yīng)變率效應(yīng)與應(yīng)變硬化效應(yīng)可分別研究的觀點，完善了對應(yīng)變率效應(yīng)細觀機理的認識。 依據(jù)位錯運動的Orowan關(guān)系和研究位錯速度對應(yīng)力依賴關(guān)系的分子動力學(xué)方法，提出了研究金屬原子性質(zhì)與其應(yīng)變率敏感性關(guān)系的分析方法；然后開展分子動力學(xué)模擬來研究位錯速度對應(yīng)力的依賴關(guān)系，依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果分析原子性質(zhì)(原子勢，原子量)對金屬應(yīng)變率敏感性的影響。 用中等規(guī)模的二維分子動力學(xué)模型數(shù)值模擬分析