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《JMPS》中科院力學(xué)所戴蘭宏、蔣敏強(qiáng)等工作：考慮剪切與膨脹糾纏的非晶態(tài)模型
發(fā)布日期：2024-12-18 瀏覽次數(shù)：2369
金屬玻璃（MGs）也被稱為非晶合金基本情況，作為理解類固體非晶態(tài)材料變形的理想模型已被廣泛研究現場。室溫下，金屬玻璃以剪切帶的形式發(fā)生變形力量，這種變形往往會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的破壞我有所應，其延展性十分有限。這是金屬玻璃的固有缺陷深入實施，阻礙了其在工程領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用能力建設。揭示剪切帶的起源需要了解金屬玻璃的塑性變形機(jī)制，但由于其固有的結(jié)構(gòu)無序性研究進展，這頗具挑戰(zhàn)性無障礙。
近日，中國科學(xué)院力學(xué)研究所研究員戴蘭宏教授快速融入、蔣敏強(qiáng)教授等人結(jié)合非平衡熱力學(xué)認為，通過擴(kuò)展經(jīng)典的剪切轉(zhuǎn)變區(qū)（STZ）理論，開發(fā)出了一種考慮剪切與膨脹固有纏結(jié)的非晶態(tài)固體本構(gòu)模型增強。相關(guān)研究成果以“A constitutive model for amorphous solids considering intrinsic entangling of shear and dilatation, with application to studying shear-banding”為題在Journal of the Mechanics and Physics of Solids上發(fā)表重要意義。
研究人員通過將非平衡統(tǒng)計(jì)概念引入經(jīng)典的有限變形連續(xù)介質(zhì)框架，為非晶態(tài)固體的變形發(fā)展出了一種新的連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)理論。在新開發(fā)的框架內(nèi)各方面，構(gòu)建了一個(gè)考慮剪切與膨脹相互纏結(jié)的有限變形本構(gòu)模型防控，用以預(yù)測金屬玻璃的均勻變形和剪切局部化變形。在該本構(gòu)模型中適應性，剪切轉(zhuǎn)變（ST）對膨脹的影響可通過構(gòu)形溫度的平衡方程來體現(xiàn)堅實基礎。此外，膨脹對剪切轉(zhuǎn)變的影響能夠通過擴(kuò)展的剪切轉(zhuǎn)變理論很好地加以描述重要作用。為驗(yàn)證新模型的預(yù)測能力等地，我們將該模型應(yīng)用到有限元代碼中；然后尤為突出，對室溫下金屬玻璃的拉伸和壓縮變形進(jìn)行了建模規定。由于很好地把握了剪切-膨脹相互纏結(jié)的機(jī)制，所構(gòu)建的模型能夠很好地描述金屬玻璃的局部變形行為空間載體，并且能夠很好地解釋室溫下剪切帶的形成高質量。在彈性變形過程中，彈性變形與膨脹之間的耦合效應(yīng)在宏觀尺度上呈現(xiàn)出類似泊松效應(yīng)的現(xiàn)象重要組成部分。這種相互作用在結(jié)構(gòu)恢復(fù)和物理老化方面起著至關(guān)重要的作用解決方案，而這兩者是影響金屬玻璃屈服應(yīng)力和應(yīng)變軟化的關(guān)鍵因素，也是造成金屬玻璃中拉壓不對稱現(xiàn)象的主要決定因素有力扭轉。彈性拉伸和壓縮變形會(huì)導(dǎo)致不同的微觀結(jié)構(gòu)演變上高質量，而這最終決定了剪切帶情形的差異，即剪切在壓縮試樣中是沿剪切帶的整個(gè)長度同時(shí)發(fā)生廣度和深度，而在拉伸試樣中則是從局部前沿開始并在整個(gè)試樣中傳播深入交流。此外，當(dāng)從局部前沿開始時(shí)加強宣傳，基體內(nèi)部彈性應(yīng)力場的顯著波動(dòng)在其自催化傳播過程中起著關(guān)鍵作用臺上與臺下。
近日，中國科學(xué)院力學(xué)研究所研究員戴蘭宏教授快速融入、蔣敏強(qiáng)教授等人結(jié)合非平衡熱力學(xué)認為，通過擴(kuò)展經(jīng)典的剪切轉(zhuǎn)變區(qū)（STZ）理論，開發(fā)出了一種考慮剪切與膨脹固有纏結(jié)的非晶態(tài)固體本構(gòu)模型增強。相關(guān)研究成果以“A constitutive model for amorphous solids considering intrinsic entangling of shear and dilatation, with application to studying shear-banding”為題在Journal of the Mechanics and Physics of Solids上發(fā)表重要意義。
研究人員通過將非平衡統(tǒng)計(jì)概念引入經(jīng)典的有限變形連續(xù)介質(zhì)框架，為非晶態(tài)固體的變形發(fā)展出了一種新的連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)理論。在新開發(fā)的框架內(nèi)各方面，構(gòu)建了一個(gè)考慮剪切與膨脹相互纏結(jié)的有限變形本構(gòu)模型防控，用以預(yù)測金屬玻璃的均勻變形和剪切局部化變形。在該本構(gòu)模型中適應性，剪切轉(zhuǎn)變（ST）對膨脹的影響可通過構(gòu)形溫度的平衡方程來體現(xiàn)堅實基礎。此外，膨脹對剪切轉(zhuǎn)變的影響能夠通過擴(kuò)展的剪切轉(zhuǎn)變理論很好地加以描述重要作用。為驗(yàn)證新模型的預(yù)測能力等地，我們將該模型應(yīng)用到有限元代碼中；然后尤為突出，對室溫下金屬玻璃的拉伸和壓縮變形進(jìn)行了建模規定。由于很好地把握了剪切-膨脹相互纏結(jié)的機(jī)制，所構(gòu)建的模型能夠很好地描述金屬玻璃的局部變形行為空間載體，并且能夠很好地解釋室溫下剪切帶的形成高質量。在彈性變形過程中，彈性變形與膨脹之間的耦合效應(yīng)在宏觀尺度上呈現(xiàn)出類似泊松效應(yīng)的現(xiàn)象重要組成部分。這種相互作用在結(jié)構(gòu)恢復(fù)和物理老化方面起著至關(guān)重要的作用解決方案，而這兩者是影響金屬玻璃屈服應(yīng)力和應(yīng)變軟化的關(guān)鍵因素，也是造成金屬玻璃中拉壓不對稱現(xiàn)象的主要決定因素有力扭轉。彈性拉伸和壓縮變形會(huì)導(dǎo)致不同的微觀結(jié)構(gòu)演變上高質量，而這最終決定了剪切帶情形的差異，即剪切在壓縮試樣中是沿剪切帶的整個(gè)長度同時(shí)發(fā)生廣度和深度，而在拉伸試樣中則是從局部前沿開始并在整個(gè)試樣中傳播深入交流。此外，當(dāng)從局部前沿開始時(shí)加強宣傳，基體內(nèi)部彈性應(yīng)力場的顯著波動(dòng)在其自催化傳播過程中起著關(guān)鍵作用臺上與臺下。
特別提示：本信息由相關(guān)企業(yè)自行提供，真實(shí)性未證實(shí)技術發展，僅供參考集聚效應。請謹(jǐn)慎采用，風(fēng)險(xiǎn)自負(fù)重要手段。
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