计算物理 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (1): 6-16.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8342
收稿日期:
2021-02-10
出版日期:
2022-01-25
发布日期:
2022-09-03
通讯作者:
李茂生
作者简介:
李宏明(1993-),男,河南信阳,硕士研究生,主要从事晶体塑性有限元模拟研究,E-mail: lihongming18@gscaep.ac.cn
基金资助:
Hongming LI1(), Maosheng LI2,*(
)
Received:
2021-02-10
Online:
2022-01-25
Published:
2022-09-03
Contact:
Maosheng LI
摘要:
将辐照硬化理论与晶体塑性理论结合, 运用ABAQUS有限元分析软件模拟辐照后多晶铜的拉伸过程。分析辐照效应对材料屈服强度、硬化过程、晶体变形等力学性能的影响, 研究位错密度的演化及空间分布规律。数值模拟表明: 辐照效应提高多晶铜的屈服应力, 影响不同阶段的硬化和软化现象; 辐照剂量增大导致位错密度增殖总体变缓, 空间不均匀度增大; 晶体的塑性变形及晶体转动也受到辐照的影响, 在相同的应变条件下, 辐照剂量越大, 晶体塑性变形程度越小, 塑性变形分布不均匀度变大, 同时晶体转动程度及转动角离散度增大。
李宏明, 李茂生. 晶体塑性有限元方法研究辐照对多晶铜力学性能的影响[J]. 计算物理, 2022, 39(1): 6-16.
Hongming LI, Maosheng LI. Effect of Irradiation on Mechanical Properties of Polycrystalline Copper: Crystal Plasticity Finite Element Method[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2022, 39(1): 6-16.
参量 | 符号 | 含义 | 值 | 单位 |
k1 | 位错增殖系数 | 2×109 | m-1 | |
χ | 相互作用参数 | 0.9 | ||
Kocks-Mecking参数 | g | 归一化激活能 | 0.15 | |
kB | 玻尔兹曼常数 | 1.38×10-23 | J·K-1 | |
D | 拖曳力 | 2.5×108 | Pa | |
参考应变率 | 1×107 | s-1 | ||
η | 辐照缺陷湮灭效率 | 20 | ||
hn | 位错相互作用自硬化系数 | 0.5 | ||
hd | 位错与缺陷相互作用系数 | 0.25 | ||
可调系数 | τ0 | 晶格固有阻力 | 0 | Pa |
m | 敏感因子 | 0.1 | ||
参考剪切应变率 | 0.001 | s-1 | ||
pann | 缺陷湮灭概率 | 4.2811×10-4 |
表1 物性参数
Table 1 Physical parameters
参量 | 符号 | 含义 | 值 | 单位 |
k1 | 位错增殖系数 | 2×109 | m-1 | |
χ | 相互作用参数 | 0.9 | ||
Kocks-Mecking参数 | g | 归一化激活能 | 0.15 | |
kB | 玻尔兹曼常数 | 1.38×10-23 | J·K-1 | |
D | 拖曳力 | 2.5×108 | Pa | |
参考应变率 | 1×107 | s-1 | ||
η | 辐照缺陷湮灭效率 | 20 | ||
hn | 位错相互作用自硬化系数 | 0.5 | ||
hd | 位错与缺陷相互作用系数 | 0.25 | ||
可调系数 | τ0 | 晶格固有阻力 | 0 | Pa |
m | 敏感因子 | 0.1 | ||
参考剪切应变率 | 0.001 | s-1 | ||
pann | 缺陷湮灭概率 | 4.2811×10-4 |
图3 无辐照时位错密度云图(a) (1 1 1)[0-1 1]滑移系位错;(b) (-1 1 1)[1 1 0]滑移系位错
Fig.3 Contour plots of dislocation density without irradiation (a) (1 1 1)[0-1 1]slip system dislocation; (b) (-1 1 1)[1 1 0]slip system dislocation
图6 累积剪切应变分布云图及频率统计直方图(a) 无辐照;(b) 无辐照;(c) 0.1 dpa;(d) 0.1 dpa
Fig.6 Contour plots and frequency statistics of cumulative shear strain distribution (a) no irradiation; (b) no irradiation; (c) 0.1 dpa; (d) 0.1 dpa
图8 不同辐照剂量下,晶体取向差云图(a) 无辐照;(b) 0.005 dpa;(c) 0.01 dpa;(d) 0.1 dpa
Fig.8 Contour plots of misorientation under different irradiation doses (a) no irradiation; (b) 0.005 dpa; (c) 0.01 dpa; (d) 0.1 dpa
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