金属晶界力学性质的计算机模拟

本文扼要介绍了基于原子间相互作用的计算机模拟方法以及它们应用于研究金属晶界上所取得的成功.文中列举了晶界的生成、原子弛豫结构、杂质偏聚和空位迁移等几个方面的工作作为例证.此外,对这种模拟方法的局限性作了评论.      

铝单晶体潜在硬化的指向性行为研究

应用高纯铝单晶体，采用偏离弹性线法定义其在潜在滑移系统在屈服应力，研究了潜在滑移系在正负两个滑移方向上的屈服及应变硬化行为。结果表明，潜在滑移系负行为的差异要远远小于动滑移系的Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应，其正负方向的屈服应力一般均等于或略小于预应变时的最大分切应力，大大高于动滑移系的负向屈服应力，潜在滑移系和原始滑移系的相对取向及预应变的大小对单晶体潜在移系在潜在硬化的影响不大，但对其起始过渡区应     

晶界结构及其对力学性质的影响(Ⅱ)

<正> 3 晶界结构对力学性质的影响 晶界是固体材料中的一种面缺陷.由于晶界和位错以及其他缺陷和杂质之间的相互作用      

微纳米晶金属的应变率敏感性及应变硬化行为分析

基于亚微米、纳米晶粒组织塑性变形过程中多种变形机制(位错机制、扩散机制及晶界滑动机制)共存,建立了理论模型,用于定量研究亚微米、纳米晶粒组织的塑性变形行为.以铜为模型材料,计算分析了晶粒尺度、应变率以及温度对亚微米、纳米晶粒组织塑性变形行为的影响.结果表明:相比粗晶铜,亚微米晶铜表现出明显的应变率敏感性,并且应变率敏感系数随晶粒尺度及变形速率的减小而增大;同时,增大变形速率或降低变形温度都能提高材料的应变硬化能力,延缓颈缩发生,进而提高材料的延性.计算分析结果与实验报道吻合.     

超塑变形的力学行为与本构描述

本文简要介绍了超塑变形的力学行为,包括宏观力学特征、变形机理及主要的微观组织变化;综述了超塑性本构关系的研究进展。      

金属玻璃在不同温度下应力晶化行为的分子动力学模拟研究

金属玻璃的晶化对提高其力学性能尤其是延展性有重要意义.除了温度效应,大量文献证实应力是导致晶化的重要原因.本文通过分子动力学模拟,研究了金属玻璃铜在温度和应力两种因素联合作用下的晶化行为,分别研究了温度和应力两种因素的贡献.结果表明晶化比例随温度和应变的增大而增大,应变硬化与晶化比例之间存在正相关关系,证实了金属玻璃的应变硬化一定程度上由晶化引起.     

梯度纳米结构金属力学性能、变形机理和多尺度计算研究进展

近年来,梯度纳米结构金属因其优越的力学性能和独特的塑性变形机理受到广泛关注,已成为材料与力学学科的热点和前沿.论文首先介绍梯度纳米结构金属的强度、塑性、加工硬化和抗疲劳等核心力学性能,以及晶粒长大、塑性应变梯度和几何必需位错等塑性变形机理及其力学研究.其次介绍梯度纳米结构金属的多尺度计算与模拟研究.最后讨论梯度纳米结构金属研究领域存在的挑战.     

纳米固体材料的物理力学问题

纳米固体材料是由粒度为5—15纳米(nm)的粒子在保持清洁表面的条件下经高压(一般为5GPa)成型的固体材料.这种材料具有新型固体结构和优异的性能.本文提出纳米固体材料制备和性能研究中的物理力学问题.这些问题包括纳米粒子的粒度和分布;压强,密度和状态方程;界面弹性性能和原子间势;扩散塑性和陶瓷增韧;变形和强度以及吸波性.      

纳米力学进展

概述在固态下纳米力学的若干研究内容.首先对纳米力学及其范畴 进行界定，然后介绍纳米力学方法，包括属于纳观计算力学范畴的大规 模分子动力学算法、连续介质/分子动力学交叠层算法、准连续介质算法 和LMPM方法；及属于纳观实验力学范畴的纳米云纹法和纳米压痕法.随即 阐述纳米力学的新兴研究领域：包括纳米晶体的超塑性变形、纳观断裂 力学、纳米管力学和纳米压痕力学.     

金属材料在塑性范围纵横向变形规律的试验研究

对于十三种金属材料进行常温、静载拉伸试验。自动绘出P—ΔL和Δd-—ΔL曲线,以研究金属材料在纵向应变ε≤5％范围纵、横向变形规律。看出二曲线有一定的对应关系。Δa—ΔL图在弹性范围为直线,硬化阶段为近似直线,屈服阶段为曲线。碳钢等有明显屈服阶段的材料,此段曲线变化极不规则。并计算了泊松比μ_p数值。低碳钢μ_p约为0.5,符合体积不变假设;某些合金钢、铜或铝的合金等μ_p约为0.33—0.4,个别的为0.26,与0.5相差很大。对于ε>5％的情况也做了初步试验。     

纳料金属的力学性能

综述了纳米金属力学性能的研究进展,包括弹性模量、硬度与Hall-Petch关系、拉伸与压缩形变、蠕变与疲劳等力学性能的研究进展。      

纳米晶材料变形行为的微观力学分析

将纳米晶材料视为包括晶粒和晶界的两相复合材料.基于能量平衡概念推导出纳米晶材料的增量本构关系.最后将本文发展的模型用于纯铜的单轴拉伸实验,讨论了晶粒大小、形状和晶粒分布的影响,并将模型预测的结果和已有的实验结果进行比较.     

多孔金属及其夹芯结构力学性能的研究进展

高孔隙率多孔金属及其夹芯复合结构是一种物理功能与结构一体化的新型、轻质高强材料/结构,具有高比强度、高比刚度和优良的吸能和缓冲性能等多种功能,引起了学术界和工程界众多研究者的极大关注. 本文概述了轻质多孔金属及其夹芯结构的制备方法、多功能特性及其应用,介绍了多孔金属夹芯结构元件(梁、板、壳)遭受准静态和动态冲击载荷下的理论、实验和模拟方面的国内外研究现状,分析和讨论了多孔金属及其夹芯结构力学行为研究中的研究手段和基本问题,重点关注了多孔金属夹芯结构的变形/失效、动态响应和能量吸收.     

SIMULATIONS OF MECHANICAL BEHAVIOR OF POLYCRYSTALLINE COPPER WITH NANO-TWINS

Mechanical behavior and microstructure evolution of polycrystalline copper with nano-twins were investigated in the present work by finite element simulations. The fracture of grain boundaries are described by a cohesive interface constitutive model based on the strain gradient plasticity theory. A systematic study of the strength and ductility for different grain sizes and twin lamellae distributions is performed. The results show that the material strength and ductility strongly depend on the grain size and the distribution of twin lamellae microstructures in the polycrystalline copper.     

复合材料力学性能研究的若干问题

本文简要评介了复合材料力学性能研究的若干问题,主要包括复合材料断裂性能参数与试样几何形状的相关性以及复合材料力学性能的温度、应变率的相关性。      

皮肤组织压缩行为与热损伤的相关性

皮肤组织生物热力学是一门涉及生物传热、烧伤、生物力学和生理神经学等的高度交叉的新兴学科.皮肤组织的热力学性能表征对皮肤组织生物热力学的建立和完善以及许多医学应用领域都具有相当重要的作用.然而,目前对于皮肤组织力学性质和温度之间的量化关系却几乎没有开展研究,试图揭示高温引发的热损伤对皮肤组织力学性能影响的研究也相当少.该文重点描述了猪皮在各种热损伤度下的压缩行为,讨论了与热损伤与皮肤压缩行为的相关性及机理.结果表明:皮肤的刚度随热损伤度的提高而下降,并且具有不同损伤度下的应变速率敏感性,这些特性主要是由皮肤的水合作用变化所引起的.     

纳米金属丝拉伸破坏及其应变率效应

建立了适于研究纳米金属快速变形破坏过程的分子动力学模型,并对不同应变率工况下不同截面尺寸单晶镍纳米丝的零温单向拉伸破坏过程进行了分子动力学模拟.模拟得到各种纳米镍丝的应力-应变曲线、屈服应变、屈服强度、断裂强度和初始弹性模量,提出了纳米金属丝快速变形力学性能的应变率效应预测公式并加以验证.计算表明金属纳米丝的屈服应变与尺寸和应变率无关,屈服强度、断裂强度和弹性模量与应变率呈对数关系.