Нелинейный отклик материалов на микромасштабном уровне при высокоэнергетических воздействиях

• Автор: Зольников, Константин Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 267 с. : ил

Введение
1. Методология численного исследования закономерностей отклика материала на атомном уровне при динамическом нагружении
1.1 Особенности применения метода молекулярной динамики для изучения нелинейных эффектов

1.2 Парное приближение при описании межатомного взаимодействия

1.3 Многочастичные потенциалы межатомного взаимодействия

1.4 Специфика задания начальных и граничных условий в методе молекулярной динамики

2. Нелинейный отклик и генерация динамических дефектов в области границ раздела при динамическом нагружении и в пост-нагруженном материале
2.1 Особенности нелинейного отклика материалов и генерации дефектов в условиях одноосного растяжения

2.2 Генерация вихревого коллективного движения атомов

в зернограничной области при сдвиговом воздействии

2.3 О возможности высокоскоростного перемещения границ зерен при динамическом нагружении
2.4 Релаксационные процессы в пост нагруженном материале
2.5 Построение диаграмм состояния типа температура-атомная плотность в металлах
2.6 Влияние изменений атомной плотности на картину фазовых равновесий в бинарных сплавах
3. Нелинейный отклик материала на микроуровне при высокоэнергетических импульсных воздействиях
3.1 Уединенные волны в одномерной цепочке атомов с нелинейными взаимодействиями
3.2 Генерация нелинейных уединенных импульсов в 30 кристаллах при высокоскоростном механическом нагружении
3.3 Формирование уединенных импульсов при ионной имплантации. Эффект дальнодействия
3.4 Нелинейные эффекты при высокоскоростном термическом воздействии
4. Взаимодействие нелинейных уединенных импульсов с дефектами структуры
4.1 Генерация “тепловых пятен” в материале при взаимодействии уединенных импульсов с комплексами дефектов
4.2 Особенности прохождения уединенных импульсов через области с протяженными дефектами структуры
4.3 Эффект отрыва нано-фрагментов материала от свободной поверхности уединенными импульсами
4.4 Влияние протяженных дефектов структуры на характер взаимодействия уединенных импульсов со свободной поверхностью
4.5 Нелинейный перенос энергии при локальном воздействии на материал. Перспективная технология формирования наноскопических многослойных покрытий
Основные результаты и выводы

Литература

ВВЕДЕНИЕ
Компьютерное исследование процессов, происходящих в материалах в условиях экстремальных внешних воздействий, имеет важное научно-практическое значение, поскольку ведет к углублению знаний о закономерностях поведения материала в нелинейной области и позволяет более эффективно решать сложные задачи, связанные с компьютерным конструированием материалов [1-3]. Первоначально интерес к изучению поведения материалов в условиях высокоэнергетических воздействий ориентировался на прогнозирование прочности материалов при высокоскоростных ударах, облучениях различными корпускулярными потоками и т.д. В последние годы в связи с развитием представлений физической мезомеханики о поведении материалов как сложной иерархически организованной системы все более актуальным становится изучение высокоскоростной деформации и разрушения на микроскопическом (атомном) уровне, что важно для более глубокого понимания данных процессов на разных масштабных уровнях [4-6]. В силу названных причин компьютерное моделирование поведения материалов под воздействием таких внешних факторов, как высокоскоростное температурное и механическое нагружения, радиационное облучение, воздействие высокоэнергетическими электронными пучками и т.д., получает в последние годы всё более широкое распространение [1-23].
Как правило, при решении подобных задач на микроскопическом (атомном) уровне в материаловедении используется метод молекулярной динамики. Данный метод основан на решении уравнений движения частиц (атомов), взаимодействие между которыми задается по определенному закону. Спектр приложений этого метода к решению научных задач достаточно широк. Метод молекулярной динамики может быть успешно применен к изучению поведения материалов в условиях высокоэнергетических воздействий.
Средства компьютерного моделирования, основанные на приложении метода молекулярной динамики, позволяют детально исследовать атомные