Самоорганизация дислокационных ансамблей при наличии внешних стохастических воздействий

• Автор: Ратт, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 170 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. Основные способы моделирования эволюции дефектов кристаллического строения металлов

1.1. Моделирование дефектов на микроуровне

1.1.1. Метод молекулярной динамики

1.1.2. Вариационный метод

1.1.3. Метод Монте-Карло

1.2. Моделирование на мезоуровне

1.2.1. Моделирование гибких дислокаций

1.2.2. Моделирование жестких прямолинейных дислокаций

1.3. Моделирование на макроуровне
1.3.1. Метод конечных элементов
1.4 Выводы и постановка задачи
Глава 2. Основные положения модели
2.1. Внутренние напряжения в ансамбле дислокаций
2.2. Внешние стохастические воздействия
2.3. Эволюция дислокационного ансамбля
2.4. Учет инерционных эффектов
2.5 Расчет пластической и упругой деформации
2.6. Повышение устойчивости и оптимизация расчетной
процедуры
2.6.1. Нормировочные соотношения. Переход к безразмерным параметрам
2.6.2. Обеспечение устойчивости расчетной процедуры
Глава 3. Влияние внешних стохастических воздействий
на формирование дислокационных структур
3.1. Тестирование программы ББЭ

3.2. Моделирование эволюции дислокационного ансамбля с двумя системами скольжения под воздействием внешних стохастических сил
3.2.1. Влияние низкочастотных стохастических внешних воздействий на формирование дислокационных структур
3.2.2. Влияние высокочастотных стохастических внешних воздействий на формирование дислокационных структур
3.3. Выводы к главе
Глава 4. Дислокационный ансамбль как самоорганизующаяся
система
4.1. Вычислительные эксперименты с фиксированными
степенями дальнодействия 3= 1,5; 2,0 и 2,
4.2. Вычислительные эксперименты с изменяющимися степенями дальнодействия во взаимодействии дислокаций
4.2.1. Вычислительные эксперименты с изменяющимися степенями дальнодействия во всем дислокационном ансамбле с двумя системами скольжения
4.2.2. Вычислительные эксперименты с изменяющимися степенями дальнодействия в локальных областях дислокационного ансамбля
с двумя системами скольжения
4.3. Выводы к главе
Общие выводы
Список литературы

Введение
Актуальность работы
Формирование и видоизменение структуры твердых тел при различных видах воздействий - это чрезвычайно сложный иерархический процесс. В последние годы в физическом материаловедении установилась тенденция рассматривать деформирование твердого тела на трех структурномасштабных уровнях: микро-, мезо- и макроуровне. Подобная стратификация не есть результат чисто формальной классификации, она отражает объективно существующую качественную иерархию структурных образований в реальных материалах. Исследованиями процессов, протекающих на микро- и макроуровнях, занимаются уже достаточно длительное время и уже имеются значительные успехи. Что же касается мезоскопического структурномасштабного уровня, то здесь, несмотря на достаточно длительную историю вопроса, успехи значительно скромнее. В то же время именно процессы взаимодействия дислокаций между собой и другими дефектами, происходящие на мезоуровне, во многом определяют характер пластической деформации и свойства материалов в целом. Кроме того, мезоскопический структурно-масштабный уровень связывает между собой микроскопические явления, происходящие на атомно-молекулярном уровне с реальными макроскопическими свойствами материалов используемых в технике. Именно поэтому анализ процессов формирования структуры на мезоскопическом уровне чрезвычайно важен как для теории, так и для практики современного материаловедения.
Ввиду того, что на данном уровне неприменимы методы микро- и макроуровня, мезоуровень требует применения своих специфических методик и подходов. Как правило, в теоретических работах, посвященных мезоскопическому масштабному уровню, оперируют уже готовыми структурами, содержащимися в начальных условиях задачи. При этом сама по

1.2. Моделирование на мезоуровне
Как упоминалось ранее, мезоуровень - это уровень дислокационных ансамблей, ячеистых структур, формирующих систему субзерен и другие структурные элементы с характерными размерами 0,1-10 мкм. Несомненно, что в ходе пластической деформации и разрушения материалов именно эволюция ансамблей дислокаций играет решающую роль. Поэтому данный структурноразмерный уровень интересен для изучения не только с точки зрения фундаментальной науки, но и в чисто практическом плане: для прогноза механических свойств материалов. Единственный экспериментальный метод, позволяющий непосредственно наблюдать отдельные дислокации и их распределение в деформированных металлах и сплавах, это метод электронной микроскопии [68]. В то же время он не позволяет наблюдать за быстропротекающи-ми процессами перестройки структуры, различными неустойчивыми метаста-бильными образованиями. Электронная микроскопия позволяет рассматривать лишь срелаксированные достаточно устойчивые структуры, которые сохраняются в ходе приготовления образцов - фольг. Таким образом, единственным методом, позволяющим рассматривать в динамике процессы структу-рообразования на мезоуровне, протекающие при деформации и других различных воздействиях, является пока лишь метод машинного моделирования.
Многие особенности пластической деформации и деформационного упрочнения определяются типом субструктуры. Наблюдаемые субстуктуры можно разделить на два больших класса: неразориентированные и разориен-тированные субструктуры. В первом классе выделяют:
1) хаотическое распределение дислокаций, 2) скопление дислокаций, 3) дислокационные клубки, 4) сетки, 5) ячейки, б) ячеистые субструктуры. К разо-риетированным (угол разориентировки более 0,5°) относятся следующие стуктуры: 1) ячейки с разориетнировками, 2) ячеисто-сетчатые субструктуры с разориетнировками, 3) микрополосовые субстурутуры, 4) субструктуры с