Исследование кооперативных явлений, связанных с наличием носителей локализованного свободного объема, на примере кристалла чистого алюминия

• Автор: Тихонова, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Результаты исследований пластической деформации, сопровождающейся излучением механических волн

1.1.1 Понятие акустической эмиссии и ее применение

1.1.2 История развития представлений о механизмах АЭ

1.1.3 Направления исследований акустической эмиссии в настоящее время

1.2 Перераспределение массы деформируемых тел неоднородными сдвигами

1.3 Методы компьютерного моделирования

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕЛАКСАЦИИ В

КРИСТАЛЛАХ, СОДЕРЖАЩИХ ПАРЫ МЕЖУЗЕЛЬНЫХ АТОМОВ И ВАКАНСИЙ
2.1 Выбор метода компьютерного моделирования и описание компьютерной модели
2.2 Изучение процесса релаксации кристалла, содержащего две пары межузельиых атомов, в зависимости от расстояния между ними..
2.3 Изучение процесса релаксации кристалла, содержащего две пары вакансий, в зависимости от расстояния между ними
2.4 Изучение процесса релаксации кристалла, содержащего две пары межузельных атомов и подвергающегося деформации всестороннего растяжения
2.5 Изучение процесса релаксации кристалла, содержащего две пары вакансий и подвергающегося деформации всестороннего сжатия..
2.6 Изучение процесса релаксации кристалла, содержащего две пары межузельных атомов или вакансий и подвергающегося нагреванию после релаксации
Г ЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕЛАКСАЦИИ В
КРИСТАЛЛАХ, СОДЕРЖАЩИХ КОМПЛЕКСЫ ВАКАНСИЙ И МЕЖУЗЕЛЬНЫХ АТОМОВ
3.1 Изучение процесса релаксации кристалла, содержащего комплексы межузельных атомов
3.2 Изучение процесса релаксации кристалла, содержащего комплексы вакансий
3.3 Изучение процесса релаксации кристалла, содержащего комплексы точечных дефектов, на 3-мерной модели
ГЛАВА 4. МОДЕЛИ МАССОПЕРЕНОСА ПРИ СКОЛЬЖЕНИИ ДИСЛОКАЦИЙ В КОНТИНУАЛЬНОЙ СРЕДЕ
4.1 Метод пробного блока для краевой дислокации
4.2 Присвоенная масса покоя и масса движения дислокации
4.2.1 Масса покоя пластических сдвигов, трещин и метод ее расчета
4.2.2 Расчет характеристик кондуктивного переноса массы
4.3 Разделение полей на поле с дилатацией и без дилатации. Разделение поля краевой дислокации
ГЛАВА 5.МОДЕЛИ МАССОПЕРЕНОСА ПРИ СКОЛЬЖЕНИИ ДИСЛОКАЦИЙ В КОНТИНУАЛЬНОЙ СРЕДЕ
5.1 Построение модели задачи
5.2 Расчет работы, затраченной на генерацию звуковых волн
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Теория дефектов кристаллической решетки объясняет механические свойства твердых тел, составляя основ)' физических и технических теорий пластичности, прочности, разрушения. К простейшим точечным дефектам кристаллической решетки относятся вакансии и межузельные атомы.
При образовании комплексов вакансий и межузельных атомов в материале, структура кристаллической решетки вблизи них искажается за счет смещений атомов в упругих полях дефектов, что вызывает локальное нарушение плотности. Области, окружающие межузельный атом или комплексы межузельных атомов, обладают повышенной локальной плотностью; вакансию или комплексы вакансий - пониженной локальной плотностью.
В процессе структурной релаксации внутри кристалла происходит перераспределение локальной плотности, завершающееся образованием областей «идеальной» плотности и новых дефектов кристаллической решетки. Подобные процессы, связанные с перемещением вещества внутри некой системы, принято называть массопереносом. Локальная перестройка внутренней структуры материала сопровождается излучением материалом механических волн, это явление получило название акустической эмиссии. Несмотря на значительный объем теоретических и экспериментальных исследований, связанных с явлением акустической эмиссии, вопрос о природе акустической эмиссии, сопровождающей пластическую деформацию, остается открытым. Основная сложность при экспериментальных исследованиях заключается в том, что релаксация кристаллической решетки происходит с высокой скоростью. Поэтому в данном случае актуальным является использование метода компьютерного моделирования.

продолжительность компьютерного эксперимента и количество опытов
Средством контроля возникающих ошибок в процессе счета может служить проверка, основанная на физическом смысле получаемых в результате решения величин, например, проверка на выполнимость закона сохранения энергии [88].
В качестве критерия выбора шага интегрирования Д1 используют эмпирическое правило: флуктуации полной энергии системы не должны превышать флуктуации потенциальной энергии [88]. Для уменьшения энергетических флуктуаций на величину накладывают математические и физические ограничения. Математические ограничения обусловлены погрешностями округления, возникающими при выполнении арифметических операций. Физические - связаны с тем, что шаг интегрирования должен быть, по крайней мере, меньше 1/4 наименьшего периода атомных колебаний. В противном случае колебания атомов становятся апериодическими, что приводит к возрастанию энергии системы. Как правило, шаг интегрирования в методе молекулярной динамике лежит в диапазоне 10'13-1СГ15 с.
Температура расчетной ячейки задается через начальные скорости атомов в соответствии с распределением Максвелла. Начальные скорости обычно выбирают равными по абсолютной величине со случайными направлениями. При этом суммарная кинетическая энергия должна соответствовать заданной температуре, а суммарный импульс расчетной ячейки должен быть равен нулю [101]:
где 1с - постоянная Больцмана, Т — температура, икв - среднеквадратичная скорость атома. Исходное распределение скоростей в процессе моделирования быстро приближается к распределению Максвелла [102,103].
[100].
(1.30)