基于準(zhǔn)連續(xù)方法的晶體缺陷對(duì)材料變形行為影響研究.pdf

1、先進(jìn)塑性成形技術(shù)在很多方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，如促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推動(dòng)國(guó)防現(xiàn)代化和提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力等。材料的初始塑性變形對(duì)后續(xù)塑性變形起著重要的作用，目前通過(guò)無(wú)缺陷材料的納米壓痕過(guò)程對(duì)初始塑性變形的研究已經(jīng)有了一定的深度，然而材料并不是完美無(wú)缺陷的，因此，進(jìn)一步研究孔洞、晶界等缺陷對(duì)材料初始塑性變形行為的影響具有極其重要的意義。本文通過(guò)QC方法分別建立含有孔洞以及晶界的多尺度計(jì)算模型，探究孔洞以及晶界對(duì)材料初始塑性變形的影響。

2、　　本文采用準(zhǔn)連續(xù)多尺度方法建立了有、無(wú)孔洞的多尺度納米壓痕模型，發(fā)現(xiàn)了晶體中存在孔洞時(shí)位錯(cuò)發(fā)射的遲滯現(xiàn)象，并對(duì)位錯(cuò)發(fā)射遲滯現(xiàn)象的原因進(jìn)行了計(jì)算分析。討論了多種參數(shù)如孔洞形貌、大小和位置對(duì)納米壓痕過(guò)程位錯(cuò)發(fā)射的影響。結(jié)果表明，孔洞形貌對(duì)位錯(cuò)發(fā)射的遲滯效應(yīng)無(wú)影響，對(duì)于特定大小的孔洞，孔洞對(duì)位錯(cuò)發(fā)射遲滯現(xiàn)象的影響存在一個(gè)臨界距離，當(dāng)孔洞與壓頭的距離大于此臨界距離時(shí)，不存在位錯(cuò)發(fā)射的遲滯現(xiàn)象;臨界距離隨著孔洞的增大而增大。
　　為揭示孔

3、洞缺陷對(duì)材料彈性模量和屈服強(qiáng)度的影響，本文采用準(zhǔn)連續(xù)多尺度方法模擬研究了壓頭正下方矩形以及橢圓孔洞幾何參數(shù)、孔洞深度對(duì)材料彈性模量及屈服強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，當(dāng)孔洞與壓頭的距離較遠(yuǎn)時(shí)，孔洞對(duì)其彈性模量及屈服強(qiáng)度影響很小;當(dāng)孔洞與壓頭的距離較近時(shí)，薄膜材料的彈性模量及其屈服強(qiáng)度隨著孔洞水平尺寸a的增大而降低，然而其隨著孔洞豎直尺寸b的增大而升高，當(dāng)b達(dá)到一定值后，孔洞對(duì)薄膜材料彈性模量及屈服強(qiáng)度的影響甚微。并通過(guò)變化橢圓孔洞長(zhǎng)短軸比值b/

4、a，得到了橢圓孔洞長(zhǎng)短軸比值與彈性模量及屈服強(qiáng)度的關(guān)系，隨著b/a數(shù)值的增大其彈性模量及屈服強(qiáng)度增大，當(dāng)b/a=4時(shí)，孔洞對(duì)薄膜材料納米壓痕過(guò)程中的彈性模量以及屈服強(qiáng)度影響已經(jīng)很小。
　　最后，建立了含有晶界的雙晶材料多尺度模型，探究了晶體取向及上層膜厚度對(duì)初始位錯(cuò)發(fā)射情況的影響。結(jié)果表明，對(duì)于不同晶體取向單晶材料的納米壓痕過(guò)程，初始塑性變形的臨界載荷顯著不同，這是由于該晶體取向下位錯(cuò)發(fā)射的容易決定的;對(duì)于由上述晶體取向構(gòu)成的雙晶