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這個模型的優勢在于，它不是簡單地給宏觀應力-應變曲線加一個溫度修正系數，而是從晶體滑移層面描述溫度對材料響應的影響。換句話說，它可以同時分析宏觀應力變化、微觀滑移活動、織構演化、局部應變集中和熱軟化機制。因此，它比普通經驗型熱塑性模型更適合用于多晶材料溫成形模擬。作者首先利用 AA5754 鋁合金在 25 ℃、148 ℃、204 ℃ 和 232 ℃ 下的單軸拉伸實驗數據標定溫度相關硬化參數。

眾所周知，位錯滑移和孿生是主導多晶體材料塑性行為的主要變形機制。一方面，在孿生主導塑性條件下，孿晶激活演化過程中應力-應變曲線存在明顯的應力突降現象，即孿生軟化效應；另一方面，孿晶阻礙位錯運動使得晶體材料在塑性變形過程中表現出強化現象。

在晶體塑性有限元中，首先在Abaqus中建立了單軸拉伸有限元模型如圖1所示，材料被建模為包含大量晶粒的集合體如圖2所示，每個晶粒都有其特定的晶體取向，并且每個晶粒的變形過程均考慮了滑移和孿晶的變形機制。

該方法的提出在晶體尺度上考慮了更多的晶體特征，可以更好的解釋晶粒的尺寸效應。

在FCC晶體中，有12種滑移系統可能在塑性變形過程中被激活 通常，樣品的晶體學和應力狀態是決定滑移系統是否活躍的主要因素。試驗過程中試樣所經歷的塑性來自于激活滑移系統的貢獻。臨界分辨剪切應力是確定晶體滑移開始的標準，而FCC金屬材料塑性變形主要由位錯滑移貢獻。以位錯為內變量的本構方程可以對多晶材料的塑性變形做出更加物理的描述和預測，并與微尺度的實驗進行對比分析。

在細觀尺度上，晶體塑性有限元(CPFE)方法可以考慮相變、位錯滑移和變形孿生等多種細觀變形機制，在描述基于微觀結構演化的材料塑性行為方面具有明顯的優勢。而晶體塑性本構模型的參數通常是通過擬合宏觀實驗結果得到的，但是其缺乏亞微米變形機理，所以擬合參數可能不是唯一的，從而降低了CPFE模擬的預測精度。

一般認為，HCP 結構金屬的滑移機制在最密排面上很容易開動，而最密排面與 HCP 晶體的軸比 c/a 有關。對于軸比大于理想軸比（c/a =1.633）的鎘（1.866）和鋅（1.856）及軸比接近理想軸比的鎂（1.624）和鈷（1.623）來說，室溫下最密排面為 (0001) 基面，因此基面滑移最容易開動。

簡單來說，如果入射晶粒中的滑移方向和相鄰晶粒中的某個出射滑移方向比較匹配，同時兩側滑移面在晶界上的跡線也比較匹配，那么這個晶界對該滑移系就是“比較通透”的；反之，它就更像一個強障礙。于是，晶界不再只是一個統一的強化層，而變成了一個和晶界取向、兩側晶粒取向、入射滑移系、出射滑移系都有關的局部障礙。這個思想非常適合和晶體塑性模型結合，因為晶體塑性本來就是逐滑移系計算的。

換句話說，這篇文章不是簡單去擬合一條應力—應變曲線，而是試圖回答：鎂合金在室溫下究竟是靠哪些機制在變形，這些機制又如何共同決定宏觀響應。這篇工作的建模核心思想：第一，它非常強調孿晶不是附屬機制，而是主導機制之一。在 HCP 鎂合金里，單靠常規滑移并不能解釋很多室溫下的實驗現象，尤其是壓縮拉伸不對稱和織構快速變化。

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。

在FCC晶體中，有12種滑移系統可能在塑性變形過程中被激活 通常，樣品的晶體學和應力狀態是決定滑移系統是否活躍的主要因素。試驗過程中試樣所經歷的塑性來自于激活滑移系統的貢獻。臨界分辨剪切應力是確定晶體滑移開始的標準，而FCC金屬材料塑性變形主要由位錯滑移貢獻。以位錯為內變量的本構方程可以對多晶材料的塑性變形做出更加物理的描述和預測，并與微尺度的實驗進行對比分析。

（4）當使用MAXPPE方法時，裂紋通常沿最活躍的滑移系統的方向傳播。（5）當使用MAXPS方法時，通常觀察到最小的數值不穩定性，因為當裂紋穿過晶界時，多晶體模型中的方向沒有發生快速變化（6）晶體各向異性顯著影響裂紋的形核和擴展過程。結果表明，甚至裂紋成核位置也隨晶體取向的變化而變化。

文章doi：10.1016/j.mechmat.2021.103830推薦理由：文章采用晶體塑性有限元模擬，揭示了NiTi形狀記憶合金（SMA）在400℃罐裝壓縮下的塑性變形機制，將統計存儲位錯（SSD）和幾何必要位錯（GND）密度納入應變梯度的晶體塑性本構模型。在CPFE模擬的基礎上，獲得了織構演化、應力應變場、SSD和GND密度。

1、位錯動力學計算模擬介紹 位錯在材料科學 中，指晶體材料 的一種內部微觀缺陷，即原子的局部不規則排列（晶體學缺陷）。從幾何角度看，位錯屬于一種線缺陷 ，可視為晶體中已滑移 部分與未滑移部分的分界線，其存在對材料的物理性能，尤其是力學性能，具有極大的影響。位錯動力學在材料行為的介觀機制研究具有重要的意義。

示意圖和公式為：以塑性變形率方程為切入點：λ為一致性參數在單晶中，整體塑性變形是多個滑移系統上滑移的結果。在晶體塑性問題中，變形由多個屈服面定義，這些屈服面不平滑相交，屈服函數的數量取決于晶體中滑移系的數量。

γ-TiAl多晶體壓縮變形機制的晶體塑性有限元研究純鈦單道次ECAP變形織構演化的細觀有限元模擬純鈦晶體塑性力學性能研究純鈦塑性變形行為的晶體塑性有限元模擬純鈦壓縮變形下的晶體塑性有限元分析考慮滑移與孿晶的鎂塑性本構研究鈦合金雙態組織高溫拉伸行為的晶體塑性有限元研究

文章doi：10.1016/j.ijplas.2019.04.009 推薦理由：作者通過原位拉伸實驗和基于位錯密度的晶體塑性模型研究了圓柱形孔以及不同取向對于單晶鎳基高溫合金變形行為的影響，作者研究揭示了孔的添加會導致多軸應力狀態，有利于塑性變形和各向異性塑性，而對于多孔試樣，孔隙之間相互作用會引起某些區域滑移，從而增強側孔附近的塑性滑移而抑制中心孔周圍塑性滑移，從而造成孔隙之間的非均勻變形造成裂紋出現

圖9 晶體取向信息的賦予 變形過程中通過SDV將取向數據進行輸出，SDV37~39和SDV73~75代表第一組滑移系(1,1,1)[0,-1,1]對應的滑移面法向和滑移方向，取向信息表示為g1。由于第一組滑移系的取向信息是固定的G1，因此，在全局坐標系下，晶體取向信息可表示為：G = G1*g1-1。