Моделирование временной нестабильности и пространственной локализации при холодном деформировании монокристалла, вызванных самоорганизацией дислокаций
Диссертация
Начиная с 60-х годов XX века ведется интенсивное теоретическое исследование коллективных свойств дислокаций. Были построены кинетические модели, демонстрирующие возможность качественного описания поведения ансамблей дислокаций с синергетических позиций. Будучи кинетическими, эти модели не позволяют задавать граничные условия в механических переменных, то есть учитывать жесткость нагружения… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Дислокации, структуры, эксперименты
- 1. 1. Основные сведения из теории дислокаций
- 1. 2. Обзор экспериментов
- 1. 2. 1. Структуры в циклически деформируемых металлах
- 1. 2. 2. Эффект Портевена — Ле Шателье
- 1. 2. 3. Внутренние напряжения
- 2. 1. Аналитические модели
- 2. 2. Численные модели
- 3. 1. Дислокационная динамика (вязко-пластичность)
- 3. 2. Клеточные автоматы (пластичность)
- 4. 1. Модель дислокационной динамики
- 4. 2. Модель клеточных автоматов
Список литературы
- Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения. // УФН 1996. Т. 166. N11. С. 1145−1180.
- Де Витт Р. Континуальная теория дислокаций. / М.: Мир. 1977
- Дефекты в кристаллах и их моделирование на ЭВМ. /Л.: Наука. 1980.
- Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. / Ижевск: НИТ регулярная и хаотическая динамика, 2001. 464 с.
- Зубко И.Ю., Келлер И. Э., Трусов П. В. Моделирование самоорганизации дислокационной структуры в металле методом клеточных автоматов. // Труды XXXIII семинара «Актуальные проблемы прочности». СПб.: Изд-во СПбГУ, 1997. С. 299−303.
- Зубко И.Ю., Келлер И. Э., Трусов П. В. Кинетическая модель образования дислокационных структур в терминах клеточных автоматов // Физическая мезомеханика. 1999. Т.2, N2. С. 17−26.
- Зубко И.Ю., Келлер И. Э., Трусов П. В. Модель образования дислокационных структур при непропорциональном циклическом нагружении // Физическая мезомеханика. 1999. Т.2, N4. С. 61−68.
- Зубко И.Ю., Келлер И. Э., Трусов П. В. Самоорганизация дислокаций как причина нестабильности при пластической деформации // Математическое моделирование систем и процессов: Сб. научн. трудов. Пермь: Изд-во ПГТУ, 2002. N10. С. 63−75.
- Келлер И.Э., Трусов П. В. Модель, описывающие эффекты пластичности металлов при непропорциональном циклическом нагружении. //ПМТФ 1999. Т. 40. N6. С. 144−151.
- Келлер И.Э., Трусов П. В. Фрагментация металлов при больших деформациях: один механизм образования пространственно-модулированных вихревых структур. // ПМТФ 2000. Т.43. N2. С. 176−186.
- Кренер Э. Общая континуальная теория дислокаций и собственных напряжений. / М.: Мир. 1965.
- Козлов Э.В., Конева H.A., Куликова Г. А., Теплякова Л. А. Эволюция дислокационной структуры и деформационное упрочнение сплавов. // Научно-технический прогресс в машиностроении. М. 1991. N. 32. С.15−28, 112, 117.
- Кунин И.А. Теория дислокаций. (Дополнение к книге. СхоутенЯ.А. Тензорный анализ для физиков) / М.: Изд-во «Наука». 1965. 456 с.
- Лоскутов А.Ю., Михайлов A.C. Введение в синергетику. / М.: Наука. 1990. 272 с.
- Малыгин Г. А. Процессы самоорганизации дислокаций и пластичность кристаллов. // УФН. 1999. ТЛ69. N9. С.979−1010.
- Малыгин Г. А. Кинетический механизм образования периодических дислокационных структур. // ФТТ 1989. Т. 31. N1. С. 175−180.
- Малыгин Г. А. Кинетический механизм образования разориентированных ячеистых дислокационных структур. // ФТТ 1989. Т.31. N7. С.43−48.
- Малыгин Г. А. Теория образования ячеистых дислокационных структур в металлах. I. Одиночное скольжение. // ФММ 1991. Т.71. N6. С. 33−43.
- Малыгин Г. А. Теория образования ячеистых дислокационных структур в металлах. II. Множественное скольжение. // ФММ 1991. Т.71. N7. С. 16−24.
- Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. / М.: Изд-во «Металлургия», 1975. 208 с.
- Орлов А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах. / М.:Высш. шк, 1983. 144 с.
- Теодосиу К. Упругие модели дефектов в кристаллах. / М.: Мир. 1985.
- Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов. / М.: изд-во «Мир». 1991. 280 с.
- Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций. / М.: Атомиздат. 1972.
- Черных К.Ф. Нелинейная сингулярная упругость. 4.1. Теория. / Изд. Ленинград Санкт-Петербург. 1999. 276 с.
- Черных К.Ф. Нелинейная сингулярная упругость. 4.2. Приложения. / Изд. Ленинград Санкт-Петербург. 1999. 195 с.
- Эшелби Дж. Континуальная теория дислокаций. / М.: ИЛ. 1963.
- Ackermann F., Kubin L.P., Lepinoux J., Mughrabi H. The dependence of dislocation micro structure on plastic strain amplitude in cyclically strained copper single crystals // Acta Metall. 1984. V.32. N.5. P. 715−725.
- Aifantis E.C. Dislocation kinetics and the formation of deformation bands. / Defects, fracture and fatigue. (Ed. G.C. Sih, J.W. Provan). Martinus-Nijhoff 1983. P. 75−84.
- Aifantis E.C. On the dynamical origin of dislocation patterns. // Mater. Sci. Eng. 1986. N81. P.563−574.
- Aifantis E.C. The physics of plastic deformation. // Int. J. Plasticity. 1987. N. 3. P. 211−247.
- Aifantis E.C. On the role of gradients in the localization of deformation and fracture. // Int. J. Eng. Sci. 1992. N. 30. P. 12 791 299.
- Aifantis E.C. Pattern formation in plasticity. // Int. J. Engng Sci. 1995. V. 33. N. 15. P.2161−2178.
- Aifantis E.C. Non-linearity, periodicity and patterning in plasticity and fracture. // Int. J. Non-linear Mech. 1996. V.31. N.6. P.797−809.
- Aifantis E.C., Gutkin M.Yu. Edge dislocation in gradient elasticity // Scripta Materialia. 1997. V. 36, N. 1. P. 129−135.
- Aifantis E.C. Strain gradient interpretation of size effects. // Int. J. Fracture. 1999. N. 95. P. 299−314.
- Aifantis E.C., Gutkin M.Yu. Dislocations in the theory of gradient elasticity. // Scripta Materialia. 1999. V. 40, N. 5. P. 559−566.
- Amodeo A.J., Goniem N.M. Dislocation dynamics. I. A proposed methodology for deformation micromechanics. // Phys. Rev. B. 1990. V.41. N.10. P6958−6967.
- Amodeo A.J., Goniem N.M. Dislocation dynamics. II. Applications to the formation of persistent slip bands, planar arrays and dislocation cells. // Phys. Rev. B. 1990. V.41. N.10. P. 6968−6976.
- Ananthakrishna G., Rajesh S. Effect of slow manifold structure on relaxation oscillations and one-dimensional map in a model for plastic instability // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 1999. V.270. N. l-2. P.182−189.
- Aslanides A., Pontikis V. Elemental mechanisms of plasticity: a numerical study at the atomistic scale. / J. Lepinoux et al. (eds.), Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P.293−301.
- Basinski S.J., Basinski Z.S., Howie A. // Phil. Mag. 1969. V. 19. P. 899−958.
- Brechet Y., CanovaG., KubinL.P. Static versus propagative plastic strain localization. // Scr. Metall. Mater. 1993. V.29. P. l 165−1170.
- Brechet Y., Canova G., Kubin L.P. Strain softening, slip localization and propagation: from simulations to continuum modeling. // Acta Mater. 1996. V.44. N.ll. P.4261−4271.
- Bross S., Steck E.A. Simulation of selforganised dislocation structures in b.c.c. single crystals. II Comp. Mater. Sci. 1998. N. 13. P. 16−22.
- Bulatov V., Abraham F.F., Kubin L., Devincre B., Yip S. Connection atomistic and mesoscale simulations of crystal plasticity. //Nature 1998. P.669−672.
- Bulatov V. Connecting the micro to the mesoscale: review and specific examples. / J. Lepinoux et al. (eds.), Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P.259−269.
- Cailletaud G., Doquet V., Pineau A. Cyclic multiaxial behaviour of an austenitic stainless steel: microstructural observations and macromechanical modelling /7 «Fatigue under biaxial and multiaxial loading» (Ed. Kussmaul), 1991. P. 131−149.
- DevincreB., KubinL.P. Simulation of forest interactions and strain hardening in FCC crystals. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 1994. Y.2. P.559−570.
- Devincre B. Meso-scale simulation of the dislocation dynamics. / Computer simulation in material science (ed. Kirchner H.O.). 1996. P. 309−323.
- Devincre B., Kubin L.P. Mesoscopic simulation of dislocations and plasticity. // Mater. Sci. Eng. 1997. A234−236. P.8−14.
- Devincre B. Atypical plastic properties of Ni3Al alloys studied by dislocation dynamics simulations. / J. Lepinoux et al. (eds.),
- Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P.319−328.
- Essmann U., Mughrabi H. Annihilation of dislocation during tensile and cyclic deformation and limits of dislocation densities // Phil. Mag. A. 1979. V.40. N.6. P.731−756.
- Estrin Yu., KubinL.P. Plastic instabilities: phenomenology and theory. //Mater. Sci. Eng. 1991. A137. P.125−134.
- Feltner C.E., Laird C. Cyclic stress-strain responce of FCC metals and alloys. II. Dislocation structures and mechanisms // Acta Metall. 1967. V. 15. P. 1633.
- Fivel M.C. Nanoindentation: from experiment to 3D simulations. / J. Lepinoux et al. (eds.), Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P. 329−338.
- Frank F.C., ReadW.T. Multiplication processes for slow moving dislocations. // Phys. Rev. Ser. 2 Bd. 79. 1950.
- GlazovM., Llanes L.M., Laird C. Self-organized dislocation structures (SODS) in fatigued metals. //Phys. Status Solidi. 1995. N. 149. P. 297−309.
- Grosskreutz J.C., Mughrabi H. Description of the work-hardened structure at low temperature in cyclic deformation // «Constitutive equations in plasticity» (Ed. A.S. Argon). Cambridge: MIT Press, 1975. P. 251−326.
- Gulluoglu A.N. Dislocation distributions in two dimensions. // Scr. Met. 1989. V.23. P.1347−1352.
- Hahner P. On the critical conditions of the Portevin Le Chatelier effect. // Acta Materialia. 1997. V. 45. N.9. P.3695−3707.
- Hesselbarth H. Simulation van versetzungsstrukturbildung, rekristallisation und kriechschadigung mit dem prinzip der zellularen automaten. Ph.D. Thesis. // TU Braunschweig series on mechanics. Braunschweig 1998.
- Hirth J.P. On dislocation interactions in the fee lattice. // J. Appl. Phys. 1961. V.32. N. 4. P.700−706.
- Itoh T., Sakane M., Ohnami M., Ameyama K. Effect of stacking fault energy on cyclic constitutive relation under nonproportional loading // J. Soc. Mater. Sci., Japan. 1992. V. 41. N. 468. P. 13 611 367. (in Japanese).
- Jin N.Y., Winter A.T. Dislocation structures in cyclically deformed 001. copper crystals // Acta metall. 1984. V. 32. No. 8. P. 11 731 176.
- Jin N.Y., Winter A.T. Cyclic deformation of copper single crystals oriented for double slip // Acta metall. 1984. V. 32. No. 7. P. 989 995.
- Jin N.Y. Cyclic deformation of copper single crystals oriented for double slip // Phil. Mag. Lett. 1987. V. 56. P. 23−84.
- Kida S., Itoh T., Sakane M., Ohnami M., Socie D.F. Dislocation structure and non-proportional hardening of type 304 stainless steel // Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. 1997. V. 20. N. 10. P. 13 751 386.
- Kratochvil J. Dislocation pattern formation in metals. // Revue Phys. Appl. 1988. N.23. P.419−429.
- Kratochvil J., Saxlova M. Sweeping mechanism of dislocation pattern formation. // Scripta Metall. Mater. 1992. V.26. P. 113−116.
- Kratochvil J., Saxlova M., Devincre B., Kubin L.P. On the sweeping of dipolar loops by gliding dislocations. // Mater. Sci. Eng. 1997. A234−236. P.318−321.
- Kubin L.P., CanovaG. The modeling of dislocation patterns. // Scr. Metal. Mater. 1992. V.27. P.957−962.
- Kubin L.P. Dislocation patterning during multiple slip of FCC crystala. //Phys. Stat. Sol. (A). 1993. V.135. P.433−443.
- Kuhlmann-Wilsdorf D., van der Merwe J.H. // Mater. Sci. Engng. 1982. V.55. P.79−132.
- Kunin I.A. Classical theories and nonclassical theories as spatial cases of a more general theory. // J. Math. Phys. 1983. V.24. N.10. P.2441−2453.
- Kunin I.A. Kinematics of media with continuously changing topology. // Int. J. Theor. Phys. 1990. V.29. N.ll.
- Kunin I.A. Centroidal fraims in dynamical systems I. Point vortices. // Proc. R. Soc. Lond. A. 1992. P.441−463.
- Laird C., Charsley P., Mughrabi H. Low energy structures produced by cyclic deformation // Mater. Sci. & Engng. 1986. V. 81. P. 433 450.
- Lebyodkin M., Dunin-Barkowskii L., Brechet Y., Estrin Y., Kubin L.P. Spatio-temporal dynamics of the Portevin-Le Chatelier effect: experiment and modeling. // Acta Mater. 2000. V.48 N.10. P. 2529−2541.
- Lepinoux J., Kubin L.P. // Phil. Mag. 1985. V. 57. P. 675−728.
- Lepinoux J., Kubin L.P. The dynamic organisation of dislocation structures: a simulation. II Scripta Metall. 1987. V. 21. P.833−838.
- Lepinoux J. Simulation of the dynamic organization of dislocation structures. // Solid state phenomena. 1988. V. 3&4. P. 389−396.
- Lepinoux J., Kubin L.P. Computer simulation of dislocation patterning. // Journal de Physique. 1989.
- Lepisto T.K., Kuokkala Y.T., Kettunen P.O. Dislocation arrangement in cyclically deformed copper single crystals // Mater. Sci. & Engng. 1986. V. 81. P. 457−463.
- Lukas P., Klesnil M. // Mater. Sci. & Engng. 1973. V. II. P.345−387.
- Mughrabi H. The cyclic hardening and saturation behaviour of single crystals // Mater. Sci. Engng. 1978. V.33. P.207−223.
- Mughrabi H. A two-parameter description of heterogeneous dislocation distribution in deformed metal crystal // Mater. Sci. Eng. 1987. V.85. P. 15−31.
- Mughrabi H. Dislocation wall and cell structures and long-range internal stresses in deformed metal crystals // Acta Metall. 1983. V.31. N.9. P.1367−1379.
- NeuhauserH. Mechanical properties of solid solutions and related topics. / J. Lepinoux et al. (eds.), Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P. 99−115.
- Pedersen O.B. Mechanisms maps for cyclic plasticity and fatigue of single phase materials // Acta Metall. Mater. 1990. V. 38. N. 7. P. 1221−1239.
- Pedersen O. B Fatigue and associated microstructural aspects. / J. Lepinoux et al. (eds.), Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P. 83−97.
- Phillpot S.R. An introduction to the molecular-dynamics simulation of materials. / J. Lepinoux et al. (eds.), Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P.271−280.
- Rasmussen T. Cross slip in the face centred cubic structure: an atomic approach. / J. Lepinoux et al. (eds.), Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P. 281−292.
- Rauch E.F. plasticity of metals during cold working. / J. Lepinoux et al. (eds.), Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P.303−318.
- Sangi D. Die Versetzungsstrukturbildung in metallen. (Dissertation) // Braunschweiger Schriften zur mechanik. 1998. N.33. 128 p.
- Sangi D., Steck E.A., Bross S. Simulation of self-organised dislocation structure in f.c.c. and b.c.c. single crystals. // Acta Mechanica. 1999. N. 132. P. 93−112.
- Sevillano J.G., Bouchaud E., Kubin L.P. The fractal nature of gliding dislocation lines. //Scr. Metall. Mater. 1991. V.25. P.355−360.
- Steck E., Hesselbarth H., Sangi D. Simulation von vorgangen im mikrobereich bei plastisher Verformung von metallen. // ZAMM Z. Angew. Math. Mech. 1994. V.74. N.4. P. 19−22.
- Steck E., Gerdes R., Sangi D. Models for processes on the microscale during cyclic deformation of metals. // Dynamic plasticite and structural behaviors: proceedings of plasticity 1995. Osaka. ISBN 2−88 449−072−8. P. 649−652.
- Toffoli T., Margolus N. Programmable matter: concepts and realization. // PhysicaD 47. 1991. P.263−272.
- UngarT. Determination of internal stresses. / J. Lepinoux et al. (eds.), Multiscale phenomena in plasticity. 2000. Kluwer Academic Publishers. P. 169−183.
- WalgraefD., Aifantis E.C. On the formation and stability of dislocation structures I, II, III. // Int. J. Eng. Sci. 1985. N23. P.1351−1372.
- WalgraefD., Aifantis E.C. Dislocation patterning in fatigued metals as a result of dynamical instabilities. // J. Appl. Phys. 1985. N58. P.688−697.
- WolframS. Computation theory of cellular automata. // Commun. Math. Phys. 1984. V. 96. P. 15−57.
- Woods P.J. Low-amplitude fatigue of copper and copper-5 at. // Phil. Mag. 1973. V. 28. P. 155−193.
- Ziegenbein A., Hahner P., Neuhauser H. Correlation of temporal instabilities and spatial localization during Portevin Le Chatelier deformation of Cu-10% Al and Cu-15% Al // Comput. Mater. Sci. 2000. V. 19. P. 27−34