A Self-Organization Model of Collective Dislocations Based on Geometry of Crystal Defects and Thermodynamics of Complexity

基于晶体缺陷几何和复杂热力学的集体位错自组织模型

基本信息

  • 批准号:
    12650095
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.92万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A mathematical model of persistent slip bands (PSBs) generated in fatigued f.c.c. crystals is rigorously developed, and a numerical simulation for spatial patterning of dislocations is carried out by use of this model Mobile and immobile dislocation density tensors with particulate image are proposed so that these densities have a precise correspondence to geometrical crystal defects and have both components of edge and screw dislocations.Simultaneous reaction-diffusion equations for self-organization of collect dislocations are derived on the basis of thermodynamics for complexity. New reaction terms are introduced into the equation system, which represent an immobilization of mobile edge component caused by dipole formation and a mobilization of immobile screw component by cross slip. Production terms concerning pair annihilation of screw dislocations after cross slip and pair annihilation of a dipole based on thermal activations are added to the equations.The obtained reaction -diff … More usion equations are applied to a two-dimensional problem and then a size effect parameter is defined as a spontaneous intrinsic length scale of dislocation structure such as vein or ladder one. Generation conditions of the structures are given and theoretical wavelengths of the structures are predicted through the linear stability analysis. A computational analysis using the finite difference method is performed and it leads to the following results. The wavelengths of vein and ladder structures can be fixed in 1 μm size, since the similarity law does not hold m this theory because of existence of the size effect parameter. The present model of PSBs can qualitatively express the dislocation patterns observed experimentally and can simulate the formation process of anisotropic ladder structure generated from the isotropic vein-like structure by the Turing bifurcation. The screw dislocations monotonously annihilate by the cross slip and their mobile components slightly remain in the channels of PSBs. Less
建立了疲劳f.c.c. c中持续滑移带的数学模型。晶体是严格开发的,利用该模型对位错的空间分布进行了数值模拟,提出了具有颗粒像的移动的和非移动的位错密度张量,使其与晶体几何缺陷有精确的对应关系,并同时含有刃型位错和螺型位错分量。收集位错的组织是基于热力学复杂性。在方程组中引入了新的反应项,它代表了由偶极形成引起的移动的边缘组分的固定和由交叉滑移引起的不移动的螺旋组分的移动。在方程中加入了关于交叉滑移后螺位错对湮灭和基于热激活的偶极子对湮灭的产生项,得到了反应微分方程。 ...更多信息 将位错运动方程应用于二维问题,定义了脉状或阶梯状位错结构的自发内禀长度尺度作为尺寸效应参数。给出了该结构的产生条件,并通过线性稳定性分析预测了该结构的理论波长。使用有限差分法进行计算分析,并得出以下结果。脉状和阶梯状结构的波长可以固定在1 μm尺度上,因为尺寸效应参数的存在,使得相似律在该理论中不成立。该模型能定性地描述实验观察到的位错斑图,并能模拟各向同性脉状结构经图灵分叉产生各向异性梯形结构的过程。螺位错在交叉滑移作用下单调湮灭,其移动的分量在PSB通道中略有残留。少

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
菊池完人, 森田洋平, 志澤一之: "粒子描像をもつ転位密度テンソルを用いたPSBs転位パターニングのダイナミックス"第51回理論応用力学講演会講演論文集. NCTAM2002. 449-450 (2002)
Masato Kikuchi、Yohei Morita、Kazuyuki Shizawa:“使用位错密度张量与粒子图像进行 PSB 位错图案的动力学”第 51 届 NCTAM2002 理论与应用力学会议论文集(2002 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
山木学,志澤一之: "転位組織形成モデルに基づくひずみ効果および背応力を考慮した結晶塑性論"日本機械学会第13回計算力学講演会講演論文集. 00-17. 543-544 (2000)
Manabu Yamaki、Kazuyuki Shizawa:“基于位错结构形成模型的考虑应变效应和背应力的晶体塑性理论”日本机械工程师学会第 13 届计算力学会议论文集 00-17(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
志澤一之,森田洋平,菊池完人: "転位生成・消滅・反応を考慮した集団転位の自己組織化モデルの一般化"日本機械学会第13回計算力学講演会講演論文集. 00-17. 541-542 (2000)
Kazuyuki Shizawa、Yohei Morita、Masato Kikuchi:“考虑位错产生、湮灭和反应的集体位错自组织模型的推广”日本机械工程师学会第 13 届计算力学会议论文集 00-17 .541-542。 (2000)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Shizawa,K.Kikuchi and H.M.Zbib: "A Strain-Gradient Thermodynamic Theory of Plasticity based on Dislocation Density and Incompatibility Tensors"Journal of Materials Science and Engineering. (発表予定). (2001)
K. Shizawa、K. Kikuchi 和 H. M. Zbib:“基于位错密度和不相容张量的塑性应变梯度热力学理论”《材料科学与工程》杂志(即将出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Yohei Morita: "A Self-Organization Model and Simulation of Collective Dislocations Based on Interaction between GN Dislocation and Dislocation Dipole"Materials Science Research International, Special Technical Publication. 2. 323-326 (2001)
Yohei Morita:“基于 GN 位错和位错偶极子相互作用的集体位错的自组织模型和模拟”材料科学研究国际,专题技术出版物。
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