晶體塑性每日文章推薦(八)
文章名稱:《Multi-scale simulation of nanoindentation on cast Inconel 718 and NbC precipitate for mechanical properties prediction》
doi:10.1016/j.msea.2016.03.081
推薦理由:作者使用宏觀拉伸實驗和RVE方法確定了in718基體的晶體塑性參數,使用第一性原理確定了NbC的彈性屬性和屈服應力,并根據對應的參數分別模擬了基體和NbC夾雜的納米壓痕結果,其中關于納米壓痕的實驗和仿真介紹十分詳細,提出的多尺度分析思路對于夾雜物力學性能的確定很有啟發意義。
理論部分
硬化方程(位錯密度模型):
流動方程(唯象冪律流動):
in718材料參數確定(代表性體積元方法)
NbC力學性能確定基于第一性原理
確定其彈性參數為:
并基于Voigt-Reuss-Hill (VRH) 均勻化方案確定體積模量剪切模量以及楊氏模量,泊松比
Voigt 和 Reuss bounds:
由此確定楊氏模量和泊松比:
NbC對應的力學性能為:
根據得到NbC的硬度以及硬度和屈服應力的關系,得到NbC的屈服強度,在后續分析時認為NbC為理想彈塑性材料,根據標定的本構參數分別模擬了基體和NbC對應的納米壓痕結果:
其研究結果表明
基于第一性原理計算得到的彈性性能與納米壓痕實驗具有良好的一致性
晶體取向對荷載-位移曲線的影響有限,但對堆積形態的影響較大。峰值負荷只有1.2%的變化
另外該作者提出的CPFE模擬與第一性原理研究相結合的解決方案顯示出研究多晶材料和沉淀物力學性能的巨大潛力。從模擬中可以生動地獲得在實驗中無法輕易觀察到的材料行為,如應力、應變和堆積模式。此外,析出物的楊氏模量和屈服應力等力學性能
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