L12 +D022体系含共格应变的组织演化和粗化行为模拟

利用微观相场方法研究了Ni₇₅Al_xV_25-x合金有序沉淀相含共格应变作用的粗化行为．通过对组织演化图像、结构函数的标度行为及平均半径的分析，得出如下结论：L1₂和D0₂₂相的形状转变以及两相间的空间排列关系是由与组态相关的各向异性弹性应变能引起．两相的最终组织形貌呈长方块状，沉淀颗粒在粗化阶段均达到了动力学标度．由于不同相之间的弹性交互作用，Lifshitz Slyozov Wagner（LSW）理论并不适用于该沉淀体系的粗化行为．中间浓度时，两相的沉淀和粗化过程同时发生；高浓度时，先析出相的长大和粗化分为较明显的两个阶段，而后析出相的长大和粗化仍同时进行．     

高温应变下的晶界位错结构组态演化的晶体相场模拟

【目的】研究高温下晶体的晶界位错结构组态演化。【方法】采用晶体相场(PFC)方法模拟高温条件下小角对称倾侧晶界结构,研究施加x轴方向拉应变和y轴方向压应变作用下晶体的晶界位错的迁移、增殖和湮没。【结果】在施加应变的作用下,晶界位错迁移出晶界向晶粒内部移动,在位错增殖和湮没的过程中发生位错反应。【结论】位错增殖的本质是产生了分布于晶界两侧的对称位置数量相等且Burgers矢量总和为0的多组位错对。在晶界处新增殖的位错对,其左侧和右侧位错对的Burgers矢量之和分别不为0且方向相反。在位错增殖和湮没的过程中,样品的总Burgers矢量是守恒的,总是等于初始晶界处的位错组A的Burgers矢量。     

基于砂岩数字岩心的地层参数模拟与粗化方法研究

基于micro-CT成像的数字岩心技术的发展,拓展了岩石物性参数的测量和分析方法。基于三维数字岩心的物性参数模拟,可较为准确的反应岩石的物性,针对砂岩三维数字岩心图像的地层参数模拟与粗化,对研究岩心的流体分布等具有十分重要的意义。首先,基于三维数字岩心图像,采用闵可夫斯基泛函和K-means聚类法对岩心进行精细分层;其次,采用驱替模拟法,模拟岩心在不同驱替状态下湿相和非湿相的分布,针对不同的湿相分布状态,对各个小层在不同方向上的地层参数进行模拟;最后,采用数学平均法、曲线回归法和去除薄层后的曲线回归法对岩心的地层参数进行粗化并对比分析各种粗化方式结果的差异。     

基于扰动状态概念的颗粒材料应变局部化行为模拟

基于经典连续体的Duncan-Chang模型缺少用于表征材料破坏程度的参数及与应变局部化带宽相关的特征长度,且无法反映材料的软化特性.为此,基于扰动状态概念,引入Cosserat连续体理论作为正则化机制,以Duncan-Chang模型描述相对完整状态下材料的响应,以临界状态模型描述完全调整状态下材料的力学行为,并分别基于常规三轴试验曲线与体积应变阈值、形状改变能极限状态概念提出两种扰动因子演化方式.利用数值算例考察了扰动对材料承载力、应变局部化行为的影响.模拟结果表明:两种演化方式均能描述材料的软化特性,第二种方式在预测剪破角变化规律方面更为合理;所发展的扰动状态模型在模拟应变局部化问题时可以在一定程度上消除对有限元网格密度的敏感性.     

Ti-45%Al合金界面形态及微观结构演化的相场模拟

用相场法对Ti-45%Al合金在近绝对稳定高速定向凝固条件下的液固相变界面形态和微观结构演化进行模拟.结果表明：初始平界面失稳后形成许多细胞晶,在生长速度进一步增大至近绝对稳定平界面过程中,存在细胞晶向高速平界面的转变;体系溶质分布模拟的研究结果表明,由于固液界面处发生溶质截流,体系出现低微观偏析的凝固结构.模拟结果与快速凝固理论相吻合.     

弯曲载荷下铁电薄膜畴结构演化行为的模拟研究

本文建立了三维薄膜的相场模拟方法,考虑弯曲载荷、挠曲电场、温度和尺寸等因素对PbZr_(0.2)Ti_(0.8)O_3薄膜畴结构稳定和演化的影响,探究畴结构信息力学擦除的可能性.证实了力学载荷及挠曲电效应对厚度在10 nm级别的铁电纳米薄膜畴结构可以进行有效地调控.其中温度的升高与表面挠曲电场对于畴结构演化过程有明显调控作用,有利于c--畴结构的形成.在进一步对波浪形弯曲及柱面弯曲的对比中,讨论了两种载荷方式下不同的挠曲电场取向对于力学擦除行为的影响.本文的研究对于柔性铁电电子器件往纳尺度方向的发展具有指导意义.