アモルファス合金の破壊における局所規則構造化機構の原子運動論的研究

非晶合金断裂局部有序结构机制的原子动力学研究

基本信息

批准号：
07750113
负责人：
中谷彰宏
金额：
$ 0.7万
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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

微視的な原子配列のダイナミクスを知る上で有効な手段である原子集合体モデルによる分子動力学法を用いた直接シミュレーションにより,アモルファス合金のランダムな原子配列の中に出現・消滅する局所的な規則構造のダイナミクスを研究し,微視的な原子レベルの構造変化が巨視的力学特性に及ぼす影響についての検討を通じて,これまでに多くの理論が提唱されているにも関わらず決定的な定説がないアモルファスの非弾性変形から破壊に至る過程の微視的メカニズムを究明することを目的として以下のように研究を推進した.1.多体ポテンシャルを用いて,加熱急冷のシミュレーションを行い,鉄系のアモルファス金属を計算機上にモデル化した.2.生成したモデルから微細試験片を切り出し,単軸引張圧縮下および二軸引張圧縮での,構造の安定性および局所的な応力分布の不均質性と,原子の局所的な数密度について調べ,その相関について検討した.3.アモルファス金属の変形過程で変化する特徴的な原子構造をボロノイの多面体解析,動径分布関数の検討により調べた.また,アモルファス金属中にき裂を導入したモデルを作成し,不均質体のき裂先端の変位場と応力場の不均質性と応力分布について先の弾性特性の研究結果をふまえて検討を行った.また,き裂先端近傍の非弾性変形について検討し,アモルファス金属に特有の変形機構を明らかにした.4.計算の結果得られるデータの直接的な四次元的時空間(三次元空間の時系列変化)の可視化(サイエンティフィックビジュアリゼーション)により検討を行なった.

通过使用原子系综模型的分子动力学方法进行直接模拟，这是理解微观原子排列动力学的有效手段，我们可以研究非晶态合金随机原子排列中出现和消失的局部现象。通过研究有序结构的动力学并检查原子水平上的微观结构变化对宏观力学性能的影响而提出。为了研究非晶非弹性变形到断裂过程的微观机制，目前还没有明确的理论，进行了如下研究： 1. 多体势进行加热和淬火模拟2. 从生成的模型中切割出精细样品并进行单轴拉伸压缩。研究了双向拉伸和压缩下原子的结构稳定性、局部应力分布的不均匀性和局部数密度，并讨论了它们的相关性。 3.非晶态金属变形过程中的变化通过Voronoi多面体分析和分析研究了特征原子结构。我们还创建了一个在非晶态金属中引入裂纹的模型，并研究了异质材料裂纹尖端的位移场。基于前期弹性性能研究的结果，研究了应力场和应力分布的不均匀性。此外，还研究了裂纹尖端附近的非弹性变形，并阐明了非晶金属特有的变形机制4。我们通过直接将计算所得数据的四维时空（三维空间中的时间序列变化）可视化（科学可视化）进行了调查。