高熵合金施加循環(huán)應(yīng)力(正弦,三角函數(shù))的分子動(dòng)力學(xué)
高熵合金作為一類(lèi)新型多主元合金,因其獨(dú)特的成分設(shè)計(jì)理念而表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能,如高強(qiáng)度、高硬度、良好的耐腐蝕性以及出色的抗疲勞性能。與傳統(tǒng)合金相比,在循環(huán)載荷下展現(xiàn)出獨(dú)特的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)行為和損傷累積機(jī)制,為開(kāi)發(fā)新型抗疲勞材料提供了廣闊的研究空間。疲勞失效是工程結(jié)構(gòu)件的主要破壞形式之一,通常由循環(huán)應(yīng)力(如正弦波載荷)作用下的微觀缺陷(如位錯(cuò)聚集、裂紋萌生與擴(kuò)展)逐漸累積所致。分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬能夠在原子尺度揭示高熵合金在循環(huán)載荷下的微觀過(guò)程,為理解其抗疲勞機(jī)理提供重要依據(jù)。然而,目前針對(duì)高熵合金在正弦波循環(huán)應(yīng)力下的MD研究仍較為有限,尤其是不同成分、溫度及加載頻率對(duì)疲勞行為的影響仍需深入探索。本研究擬通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬,對(duì)其開(kāi)展研究。
1:建立長(zhǎng)寬高均為150埃米的正方形盒子,在內(nèi)部填充N(xiāo)i、Fe、Cr三種原子:
建立的模型如下圖所示:
初始模型在NPT系綜平衡后,在溫度為800K、周期為50ps,拉伸速率以正弦函數(shù)變化,最大拉伸速率為0.05s-1的條件下,使用loop命令循環(huán)10次,使用 fix 3 all deform 100 x erate ${speed} remap x units box命令,在x方向進(jìn)行拉伸。
在lammps中拉伸的命令設(shè)置如下
模擬結(jié)束之后,在origin中畫(huà)出x方向應(yīng)變隨時(shí)間的變化情況:從圖中可以看出應(yīng)變符合正弦函數(shù)。
2:在上述條件下,將正弦函數(shù)可調(diào)整為三角形,同樣拉伸10次結(jié)果下圖所示,同樣驗(yàn)證良好。
本次模擬主要更改了應(yīng)變的函數(shù)形式,溫度,拉伸頻率,周期都是固定的,后續(xù)可通過(guò)更改參數(shù),進(jìn)行更廣泛的研究,如峰值,循環(huán)次數(shù),合金成分以及尺寸的影響,也可進(jìn)一步增加缺陷,探究缺陷對(duì)拉伸的影響。
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