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高应变率下材料的力学行为与准静态加载下有很大的区别。而在现代工业文明中,许多材料都工作在高应变率下,如工程爆破、穿甲弹武器、高速加工成形等。研究材料在高应变率下的力学行为具有重要的指导意义。通过研究高应变率下材料在晶界处孔洞形核,孔洞在外力作用下的生长规律和相关的位错运动机理,解释高应变率下材料在晶界断裂处的原因,揭示其内在机理,为预测材料在极端环境下的力学性能,具有重要的研究价值和实用价值。 本文采用分子动力学方法模拟计算了刃型位错和螺型位错与金属钨的孪晶界的相互作用,并模拟了多晶钨在高应变率下的单轴拉伸。模拟计算结果表明,在晶粒尺寸小于9.19nm时,材料的强度随着晶粒尺寸增长而增长,随着应变率增长而增长。孔洞在晶界处形核,然后沿着晶界长大,之后多处孔洞连通导致材料破坏。在此过程中,晶界也会向材料内部发射位错。当不同的位错遇到孪晶界时,其反应也不一样。可能被晶界阻碍吸收,可能穿透晶界,也可能在晶界上分解成两个不全位错沿晶界滑动。 本文研究了在零温下,材料在高应变率下单轴拉伸断裂的机理,但高应变率下的材料往往工作在更复杂的外部环境下,如应力波的传播,材料局部温度的迅速变化等,这是未来需要进一步研究和完善的工作。