Исследование зарождения пластической деформации в ГЦК материалах на атомном уровне

• Автор: Крыжевич, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07, 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Изучение процессов пластической деформации материалов

1.1. Проблемы зарождения пластической деформации

и разрушения материалов

1.2. Формализм расчтов молекулярная динамика

1.2.1. Основные уравнения метода молекулярной динамики

1.2.2. Парное приближение при описании межатомного взаимодействия

1.2.3 Многочастичные потенциалы межатомного

взаимодействия

1.2.4. Специфика задания начальных и граничных условий

в методе молекулярной динамики.
1.3. Построение межзренных границ и алгоритмы анализа структуры моделируемого материала
2. Зарождение пластической деформации в кристаллических материалах с ГЦК структурой при динамическом нагружении
2.1. Формирование областей локальных структурных изменений кристаллической решетки при механическом нагружении
2.2. Влияние внешних условий па процессы формирования локальных структурных изменений в кристаллите
2.3. Исследование устойчивости локальных структурных
изменений при термических воздействиях.
2.4. Роль свободного объема при формировании локальных структурных изменений
3. Роль локальных структурных изменений при формировании
линейных и плоских дефектов
3.1. Формирование дефектов упаковки как суперпозиция
локальных структурных изменений.
3.2. Роль локальных структурных изменений при фрагментации материала в условиях интенсивной пластической деформации.
3.3. Влияние границ раздела на генерацию протодефектов в кристаллите
Основные результаты и выводы
Литература


В связи с вышеизложенным, нелыо настоящей диссертационной работы является детальное изучение формирования локальных структурных трансформаций, ответственных за зарождение и развитие пластической деформации в ГЦК кристаллитах при динамическом нагружении. Изучить особенности локальных структурных перестроек на этапе зарождения пластической деформации в ГЦК металлах с идеальной структурой. Определить роль избыточного локального объема в зарождении пластической деформации в ГЦК металлах. Изучить возможность образования дефектов структуры различного ранга на основе формирующихся локальных структурных изменений. Исследовать механизмы зарождения и развития пластической деформации в ГЦК кристаллитах, содержащих границы раздела различного типа. Научная новизна работы. ГЦК решетке. Показана роль избыточного локального объёма и оценена его величина на стадии, предшествующей генерации локального структурного изменения в ГЦК решетке. Изучено влияние границ раздела (межзёренных и свободной поверхности) на особенности зарождения и развития пластической деформации в ГЦК кристаллитах в условиях механического нагружения. Показано, что дефекты структуры различного ранга в ГЦК металлах могут быть получены как суперпозиция локальных структурных изменений. Научная и практическая ценность. Развитый на основе молекулярной динамики подход позволяет изучать механизмы зарождения пластической деформации на атомном уровне в кристаллических материалах при динамических нагружениях. В работе детально исследованы особенности возникновения локальных структурных искажений решетки в зависимости от интенсивности нагружения, температуры моделируемого образца, наличия в нем границ раздела. На основе модификации алгоритмов, применяемых для анализа моделируемых кристаллитов, развит подход, позволяющий анализировать структуру материала на стадии зарождения элементов пластической деформации. На основе результатов моделирования поведения кристаллитов меди при динамическом нагружении были определены особенности атомных структурных перестроек на координационных сферах, которые приводят к генерации протодефектов. Показано, что генерации протодефектов в нагружаемом кристаллите предшествует локальное увеличение атомного объема, сравнимое по величине со скачком атомного объема при плавлении, а наличие в кристаллите границ раздела значительно понижает пороговые величины деформации, при которых рост числа протодефектов носит лавинообразный характер. Подход, позволяющий исследовать механизмы зарождения пластической деформации в деформируемом материале на атомном уровне. Протодефект как элемент пластической деформации в ГЦК металлах. Результаты исследования роли локального избыточного объема в зарождении пластической деформации в ГЦК металлах. Возможность формирования структурных дефектов различного ранга в результате зарождения и эволюции локальных структурных изменений - протодефсктов. Механизмы зарождения пластической деформации в наноструктурных ГЦК кристаллитах в условиях динамического нагружения. Обоснованность и достоверность результатов, представленных в диссертации, и сформулированных на их основе выводов, обеспечивается: корректностью постановок рассматриваемых задач и методов их решения; хорошо апробированными потенциалами межатомного взаимодействия, позволяющими с высокой точностью описывать свойства атомных систем, которые наиболее важны при решении поставленных в диссертации задач; надёжно протестированными компьютерными программами и хорошим согласием расчётных данных с опубликованными результатами работ других авторов и имеющимися экспериментальными данными. Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Наука. Техника. Инновации» (НТИ-). Новоснбирск, ); XIX Всероссийской конференции по численным методам решения задач теории упругости и пластичности (г. Бийск, ); Региональной научной конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Наука. Техника. Инновации» (НТИ-). Новосибирск, ); Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов.