晶體塑性每日文章推薦(四)

文章doi:10.1016/j.ijplas.2019.09.006

推薦理由:作者基于經典的K-M硬化的位錯密度模型,考慮晶界處更高的位錯塞積,提出了考慮晶界效應的位錯密度模型,探討滑移轉移對Al雙晶拉伸變形機制的影響。位錯每滑移系統的凈存儲率是由長度尺度控制的正存儲率和負項的總和,該長度尺度是位錯平均自由程或到GB的距離的最低值,此外,通過使用Luster Morris參數,在模型中引入了部分透明的GBs。并對幾種典型雙晶變形進行了探討,研究認為,在無約束邊界條件下變形的具有完全不透明邊界的雙晶在GB附近顯示出位錯密度的增加,這與Von Mises應力的增加有關。此外,邊界處的塑性應變小于晶粒內的塑性應力。相反,在部分透明邊界的情況下,位錯堆積和應力集中不那么明顯,因為一個晶粒中的滑移可以以一定程度的連續性進入下一個晶粒。對于完全透明的邊界,在晶界處沒有發現應力集中,并且在邊界處存在應變的連續性,對于受約束的周期性邊界條件,施加變形,并且對于不同類型的晶界,累積塑性滑移幾乎相同。GB性質(不透明、部分透明或透明)的影響導致更高的局部應力,以適應隨著GB不透明性的增加而在邊界中施加的均勻變形,然而,晶界處位錯堆積和應力集中的大小取決于晶體學滑移和邊界條件的細節,這是通過比較單滑移和雙滑移取向的理想化雙晶來證明的。單滑移取向的雙晶可以很容易地通過邊界進行滑移傳輸,使邊界更類似于透明條件。相反,當兩個SS在兩個晶粒中具有相似的激活潛力,但只有一對對齊時,對齊的滑移系統對上的應變更高,但潛在硬化的影響導致邊界變得幾乎與完全不透明的邊界一樣不透明。因此,滑移轉移的條件敏感地取決于附近運行的有效SS的數量。這一結果表明,大多數邊界將導致幾乎不透明的條件,而一些邊界將是部分透明的。

作者的研究思路

一。根據實驗觀測到晶粒之間滑移帶之間的差異,修改經典KM模型考慮晶界處的位錯塞積和傳遞

實驗觀測

晶體塑性每日文章推薦(四)的圖1

晶體塑性每日文章推薦(四)的圖2

模型修改

主要修改模型的硬化部分

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這里db表示距離晶界的距離,通過修改該項引入晶界處的高位錯存儲,晶界的Luster-Morris 參數計算為

晶體塑性每日文章推薦(四)的圖6

二,基于實驗和和修改的本構模擬對不同取向差的雙晶進行研究,其中實驗對應單晶的施密特因子和晶界的穿透程度,數值模型及結果如下圖

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三,在此基礎上研究了周期性邊界條件對變形的影響。發現GB性質(不透明、部分透明或透明)的影響導致更高的局部應力,以適應隨著GB不透明性的增加而在邊界中施加的均勻變形,相關結果可以參考原始文獻


這類模型可以在之前推薦文獻的程序中進行簡單修改實現,即加入晶界處的位錯存儲一項,但需計算Luster Morris參數,評估晶界的位錯輸運能力

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