基于分子動(dòng)力學(xué)的鋁相交裂紋和多孔洞的擴(kuò)展和演變行為.pdf

1、鋁及鋁合金是社會(huì)生產(chǎn)、生活中常用金屬制品的原始材料。但鋁及鋁合金制品在實(shí)際的生產(chǎn)、加工、后處理過(guò)程中很難避免出現(xiàn)微裂紋、孔洞等缺陷，這些含缺陷的鋁制品被用于社會(huì)生產(chǎn)、生活將會(huì)給生產(chǎn)和生活造成較大的危害。本文利用分子動(dòng)力學(xué)模擬并采用速度加載的方法模擬含有不同夾角的相交裂紋擴(kuò)展行為，含多孔洞、隨機(jī)分布孔洞模型體系中的角度裂紋擴(kuò)展行為和多孔洞、隨機(jī)分布孔洞的演變行為。
　　本文綜述了裂紋擴(kuò)展和多孔洞演變行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬的研究現(xiàn)狀，介

2、紹了分子動(dòng)力學(xué)模基本原理，并且分子動(dòng)力學(xué)模擬的四個(gè)步驟，給出了詳細(xì)的說(shuō)明。
　　本文通過(guò)觀察不同時(shí)刻的原子軌跡圖和能量演變曲線圖來(lái)研究相交裂紋、孔洞的擴(kuò)展和演變行為。通過(guò)在等同的條件下對(duì)夾角分別為60°、90°、120°的角度裂紋進(jìn)行擴(kuò)展；探究角度裂紋夾角的大小對(duì)相交裂紋擴(kuò)展行為的影響；不同初始溫度下角度裂紋擴(kuò)展行為的規(guī)律；相同條件下，角度裂紋與內(nèi)直線裂紋擴(kuò)展行為有何異同。結(jié)果表明：隨著加載速度的增大，對(duì)角度裂紋產(chǎn)生擴(kuò)展子裂紋有著

3、積極的促進(jìn)作用。隨著角度裂紋的夾角增大，角度裂紋就越難產(chǎn)生擴(kuò)展子裂紋并且擴(kuò)展路徑更加復(fù)雜。隨著初始溫度的增加導(dǎo)致模型體系中原子運(yùn)動(dòng)劇烈，晶格容易產(chǎn)生重組同時(shí)對(duì)角度裂紋產(chǎn)生擴(kuò)展子裂紋有促進(jìn)作用。結(jié)果表明在相同條件下內(nèi)直線裂紋比角度裂紋更容易產(chǎn)生擴(kuò)展子裂紋。
　　對(duì)于等間距的多孔洞以及隨機(jī)分布孔洞的研究，主要是研究了孔洞直徑的大小對(duì)在單晶鋁模型體系中的等間距多孔洞演變行為的影響；改變等間距孔洞之間的孔中心間距，探究孔洞中心間距的大小對(duì)

4、孔洞演變行為的影響；探究在相同的孔洞總尺寸，不同的孔洞數(shù)量情況下孔洞演變行為與孔洞數(shù)量之間的規(guī)律；最后在模型體系中“隨機(jī)”分布19個(gè)等大小的孔洞然后對(duì)模型體系加載，探究單晶鋁中隨機(jī)分布孔洞的一般演變行為。結(jié)果表明：隨著孔洞直徑的增大，孔洞的擴(kuò)展路徑更為規(guī)則，孔洞演變曲線更加平穩(wěn)。隨著孔洞間距的增大，多孔洞的演變行為更加規(guī)則并且體系更快、更容易先被拉開(kāi)。在孔洞尺寸總和相同的情況下，等間距、等大小的多孔洞模型體系被拉開(kāi)的時(shí)間與孔洞的數(shù)量成負(fù)