離散転位動力学法によるき裂先端近傍の欠陥分布と延性ぜい性遷移メカニズムの研究

利用离散位错动力学方法研究裂纹尖端附近的缺陷分布和韧脆转变机制

基本信息

批准号：
09750114
负责人：
中谷彰宏
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

き裂先端近傍に形成される転位の分布構造とそれによる応力拡大係数の遮蔽による見かけの破壊じん性値の変化、および、延性ぜい性遷移といった破壊様式の変遷のメカニズムの解明、疲労破壊の散逸構造としてのモデル化を目的として、離散転位動力学法(Discrete Dislocation Dynamics;DDD)に基づいた多数の個別の転位のダイナミクスの直接シミュレーションを実施し、以下のような知見を得た。(1) 転位運動の素過程を適切にモデル化することを通じて、結晶塑性論に基づく有限要素法による解析結果と、原子モデルを用いた分子動力学法による解析結果の両方を説明できるメゾスケールのモデルが構築できることがわかった。(2) 結晶の配向の違いによってき裂先端の転位パターンとその形成過程に顕著な違いが現れることがわかった。これは、Riceらによって予言されている転位組織の形成とマクロ変形との関わりに対する実証になっていると考えられる。(3) 繰り返し負荷過程で、転位の生成消滅が起こるが、転位の総数はほぼ一定に維持されることがわかった。これは、生成消滅系における動的定常状態の実現の結果であると結論づけられる。(4) 繰り返しによるき裂先端場の転位構造の形成により、先端のへき開応力値が増大し、局所応力拡大係数の増加がみられた。これは、転位組織形成に伴う材料の延性ぜい性遷移メカニズムの解明の一助となるものと期待できる。

以阐明裂纹尖端附近形成的位错的分布结构和由于屏蔽应力强度因子而导致的表观断裂韧性的变化，以及韧脆转变和疲劳断裂等断裂模式的变化机制为目的。为了建模为耗散结构，我们基于离散位错动力学方法（DDD）对大量单个位错的动力学进行了直接模拟，并得到了以下发现。 (1) 通过对位错运动的基本过程进行适当的建模，得到了既能解释基于晶体塑性理论的有限元法的分析结果，又能解释使用原子模型的分子动力学方法的分析结果的介观模型表明可以构建模型。 (2)发现裂纹尖端位错模式及其形成过程随晶体取向的不同而存在显着差异。这被认为证明了Rice等人预测的位错结构的形成与宏观变形之间的关系。 (3)发现在重复加载过程中，位错产生并消失，但位错总数几乎保持不变。结论是，这是生产-湮灭系统实现动态稳态的结果。 (4)由于裂纹尖端场重复形成位错结构，尖端解理应力值增大，局部应力强度因子增大。预计这将有助于阐明伴随位错结构形成的材料的延性-脆性转变的机制。