文档介绍：金属材料形变与强化机制的分子动力学研究
北京交通大学工程力学研究所
郭雅芳
力学学会青年学术沙龙
2006-9-27
1
裂尖形变机制的分子动力学模拟
镍基单晶高温合金沉淀强化机制研究
位错形核和运动( 韧脆转变)
形变孪晶
相变和新晶粒形核
原子-连续模型的尺寸行为
NiAl
Fe
界面微结构(MD)
蠕变和筏化机制(MD+FE+…)
形状和尺寸以及体积分数的影响;
纳米尺寸效应行为(MD+FE+CM+…MMM)
2
金属材料强度和裂纹扩展行为与裂尖变形机制及微结构演化过程密切相关
位错形核和运动
形变孪晶
相变和新晶粒形核
铁中裂尖形变机制的分子动力学模拟
3
Abraham et al., PNAS
MD
4
KI=
Brittle fracture in bcc-iron
(a) {010} <101>, KI=
(b) {110} <101>, KI=
(c) {110} <001>, KI=
(d) {010} <001>, KI=
Anisotropy for cleavage fracture
Stacking fault (SF)
Twinning
5
*Guo Y-F, Wang C-Y, Zhao D-L. Mater Sci Eng A, 2003,349(1-2):29
*Y-F Guo, C-Y Wang, Y-S Wang. Phil. Mag. Lett, 2004, 84(12):763
断裂理论基础, 范天佑著,科学出版社,2003,p360-366
Brittle to ductile transition
KI=
5K
100K
200K
300K
6
铁中裂尖形变机制的分子动力学模拟
裂尖相变
相变和新晶粒
形核及生长机制
对裂纹扩展
影响
A:{100} <110> ; B:{110} <110> ; C:{111} <110>
7
F-S N-body potential
Get initial cracks according
to continuum mechanics
Relax the crack by MD
Observe the structure evolution of the crack tip
different loads
different types of crack
bcc-Iron
fixed-displacement boundary condition
4000 steps
5×10-15s
37nm-37nm
Plane strain condition
Length of crack:
procedure
8
Anisotropic linear elastic continuum theory
Displacement field u
Initial crack
9
. Sih, H. Liebowitz (ed.), in Fracture: An Advanced Treatise (), Academic, New York, 1968, p67.
Crack tip field for plane strain condition
10