用分子動力學模擬研究FCC金屬的應變率敏感性.pdf

1、本研究分別在細觀尺度和微觀尺度上，基于位錯理論和分子動力學模擬理論，應用位錯動力學模擬和分子動力學模擬方法，對金屬的應變率效應機理進行了深入研究。 金屬應變率效應通常是指其力學性能(流動應力和破壞強度等)隨應變(或應力)率的提高而增加。金屬的應變率敏感性是應變率效應的特征現(xiàn)象。盡管對金屬應變率效應進行了許多研究探索，到目前為止，金屬應變率效應及其應變率敏感性的物理本質還沒有確定，尚需要進一步研究。 本研究首先運行位錯動力

2、學模擬程序對金屬鋁的應變率效應進行了模擬計算，通過對模擬結果的深入分析，揭示出被激活位錯源數(shù)目隨著應變率提高而增加的細觀現(xiàn)象?；谶@一發(fā)現(xiàn)并結合位錯理論分析，提出了建立應變率與應力聯(lián)系的新途徑，即通過位錯源長度來建立流動應力與應變率之間的關系。 基于對上述現(xiàn)象的解釋分析，提出Orowan關系在應變率效應中所起的重要作用-建立了宏觀塑性應變率與細觀位錯運動性質的聯(lián)系；提出位錯速度對應力的依賴關系是描述位錯運動中的動力學關系，提出此

3、動力學關系決定了應變率效應中流變應力的變化。依據(jù)Orowan關系和位錯運動的動力學關系對應變率效應的細觀機理進行了定性解釋。依據(jù)對應變率效應的解釋，對與應變率效應有關的多種試驗現(xiàn)象做出了新的分析解釋。對材料應變率敏感性隨溫度變化的現(xiàn)象進行了分析，所得結論與現(xiàn)有試驗結果相符；對晶體材料在恒應變率加載下的應力應變曲線進行了分析，明確提出了應力應變曲線中受應變率直接影響部分-過渡段的概念；結合位錯運動分析，對恒應變率加載下晶體材料的應力應變曲

4、線進行了解釋，深化了對應變率效應的認識；提出了應變率效應與應變硬化效應可分別研究的觀點，完善了對應變率效應細觀機理的認識。 依據(jù)位錯運動的Orowan關系和研究位錯速度對應力依賴關系的分子動力學方法，提出了研究金屬原子性質與其應變率敏感性關系的分析方法；然后開展分子動力學模擬來研究位錯速度對應力的依賴關系，依據(jù)數(shù)值模擬結果分析原子性質(原子勢，原子量)對金屬應變率敏感性的影響。 用中等規(guī)模的二維分子動力學模型數(shù)值模擬分析