导读:本文包含了扩展位错论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:裂纹扩展,位错发射,XFEM,离散位错动力学
扩展位错论文文献综述
梁爽,黄敏生,李振环[1]（2018）在《裂尖韧脆转变行为的离散位错动力学——扩展有限元耦合算法及模拟》一文中研究指出裂尖区域的韧脆转变主导了材料的断裂行为,材料中裂纹扩展的韧脆形式取决于多种因素且相应机理比较复杂,为了准确理解材料断裂行为的物理机理,增进对裂尖区域韧脆转变过程的认识是十分必要的。因其可以有效的追踪晶体中离散分布的位错的动态演化过程,离散位错动力学成为在亚微米尺度下描述材料塑性变形及其物理机制的一种有效工具。然而目前现有的离散位错算法在处理位错与裂纹,位错与微观表界面相互作用的模拟上具有一定的局限性。基于以上考虑,本文开发了基于扩展有限元的离散位错动力学算法,同时融入了基于Rice-Thomson模型的位错发射模型和法向内聚力本构模型来分别模拟裂纹尖端的动态位错发射及I型内聚力裂纹的扩展。研究了裂纹尖端的多位错发射对单晶韧性断裂过程中裂纹尖端韧脆转变行为的影响,及发射位错的局部场与裂尖场相互作用的内在物理机制。相关的算法验证及计算模拟结果表明:(1)本文提出的基于扩展有限元的离散位错算法可以在一个统一的框架中直接求解包含复杂表/界面的离散位错相关的边值问题,并可以直接获取位错在复杂微结构局部产生的相关应力场分布,且计算结果具有令人满意的精度;(2)裂尖发射的位错会在裂纹尖端产生一个局部应力场,该局部应力场的作用效果不仅可以屏蔽裂纹的扩展还会抑制裂尖后续的位错发射。位错演化过程中以上两种屏蔽效果间的竞争导致了裂纹尖端区域内位错发射和裂纹解理扩展的交替发生。因此对裂纹扩展过程中的韧脆转变行为起着至关重要的作用;(3)位错障碍等影响裂尖附近位错运动性能的因素会影响裂纹尖端区域内的位错发射--裂纹扩展复合过程从而改变裂尖韧脆转变行为。本文的离散位错模拟结果与先前的分子动力学模拟具有良好的一致性。(本文来源于《2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）》期刊2018-11-23）
赵金明[2]（2018）在《离散位错动力学—扩展有限元耦合算法及其在多晶材料中的应用》一文中研究指出在实际材料中往往存在许多内部不连续面,比如裂纹、孔洞、夹杂、晶界、相界等,传统有限元方法在处理这些不连续界面问题时,需要在不连续界面附近进行局部的网格加密或者对网格进行重新划分,存在诸多不便之处。扩展有限元法(XFEM)是在传统有限元形函数的基础上附加了扩充的带有不连续性质的形函数来表示不连续面,在计算时不需要对网格进行重新划分,不连续场的描述完全独立于模型的网格边界,在处理不连续面问题时具有极大的优势。位错是晶体塑性的载体之一,通过离散位错的动态演化来直接模拟材料的塑性变形具有重要的意义,由于位错也可以看成一种不连续面,因此扩展有限元法可以用来研究位错相关的问题。目前,现有的位错研究方法主要有叁种:传统的离散位错动力学-有限元迭加算法(DDD-FEM)、离散连续耦合算法(DCM)和本文研究的离散位错动力学-扩展有限元耦合算法(DDD-XFEM)。本文在现有的传统的包含位错芯扩充的DDD-XFEM算法的基础上进行了改进,独立开发了一种改进的DDD-XFEM算法,以便更准确高效地考虑大量位错和大量界面的相互作用。本文的主要内容和主要研究成果如下:(1)本文独立开发了一种新的改进的DDD-XFEM算法,自编了相关的Fortran程序,通过实际算例验证了该算法的精确性和高效性,并说明了该算法在计算大量位错和界面问题时的优势。与传统的DDD-FEM迭加算法相比,本算法能更好地处理晶界和相界问题,不需要计算所谓的极化应力,计算效率显着提高。与DCM耦合算法相比,本算法避免了所谓的塑性应变分配,在处理界面问题时更为精确。与传统的DDD-XFEM算法相比,本算法计算效率成倍提高,且不具有很强的网格尺寸依赖性。(2)本文运用改进的DDD-XFEM算法,研究了二维多晶材料在单调载荷下的尺度效应(Hall-Petch效应),从位错运动层面解释了尺度效应产生的原因,捕捉到了位错在刚性晶界上的大量塞积,观察到了位错在多晶材料中的离散滑移带。(3)本文运用改进的DDD-XFEM算法,研究了二维多晶材料在循环载荷下的力学响应,对计算结果进行了分析,首次发现了多晶材料在循环荷载下的应力循环松弛的尺度效应,并解释了其内在位错机理。(本文来源于《华中科技大学》期刊2018-05-01）
丁光强[3]（2016）在《位错的扩展有限元法及其在界面问题中的应用》一文中研究指出扩展有限元方法(XFEM)诞生于1999年,传统有限元方法虽然已经非常完善,但其在处理不连续问题例如界面、裂纹、孔洞和夹杂等时,却存在诸多困难,而扩展有限元方法则是用扩充过的带有不连续性质的形函数基数来表示不连续面,不连续场的描述完全独立于模型的网格边界,这使得扩展有限元法在处理非连续问题上具有得天独厚的优势。由于位错实际上也是材料内的一种非连续缺陷,因此对于位错问题同样可以使用扩展有限元法来计算。本文采用自编的Matlab扩展有限元程序实现了对位错问题的模拟,探究了两种形式的扩充形函数的区别,并且在Belyschko等人的基础上对扩充形函数进行了一定的修改,并且首次实现了各向异性材料下位错的模拟。主要研究成果如下:(1)利用Matlab程序首先实现了阶跃形函数扩充扩展有限元程序,将计算的结果与解析解进行了应力场的对比以及Peach-Koehler力的对比,初步表明了扩展有限元对于位错的适用性以及准确性。(2)在阶跃形函数扩充程序的基础上实现了位错芯形函数扩充扩展有限元程序,对于受位错芯形函数影响的混合单元提出了有别于与Belyschko等人的新处理方法,对于斜滑移系在计算过程中出现的应力不连续问题同样提出了自己的处理方法,经过对比新方法处理前后的计算结果,表明了新处理方法的正确性。然后利用完善后的程序对位错与夹杂以及孔洞等之间的相互作用进行了计算,进一步表明了其计算的准确性。(3)利用各平面向异性材料参数下的刃型位错解析解位移场得出了各向异性材料的位错芯扩充形函数,将其用Matlab程序实现并首先将计算的应力场与解析解结果进行了对比,结果表明此各向异性位错芯扩充形函数是适用与各向异性材料的,最后在各向异性材料下对位错与孔洞夹杂的相互作用进行了一些研究。(本文来源于《华中科技大学》期刊2016-05-01）
黄敏生,李振环[4]（2016）在《位错扩展有限元及其在位错-裂纹交互作用等问题中的应用》一文中研究指出扩展有限元(XFEM)由于不存在显着的网格依赖性,目前已经能够很好地模拟弹脆性断裂问题。然而,对于弹塑性裂纹问题,由于现有的扩展有限元尚不能找到理想的裂尖扩充形函数,其应用受到极大的限制。众所周知,晶体材料的塑性是由位错的运动和演化而导致的。如果使扩展有限元能够很好地模拟位错,在扩展有限元的框架下将裂纹模拟和位错模拟两者有机结合起来,那么就能使扩展有限元在一定程度上处理弹塑性裂纹问题。基于该出发点,本文提出了改进的位错芯变形场扩充形函数,对混合单元(blending elements)和"阶跃扩充-位错芯扩充连接单元"进行了特别处理,引入了材料各向异性等因素的影响。通过仔细验证,本文发展的位错扩展有限元算法能够很好地模拟单晶/多晶材料中不同晶向环境下以及水平/倾斜滑移上位错的变形场,克服了原有算法的缺陷和不足。对比于位错的"离散-连续模型"(位错-传统有限元耦合模型),本文的位错扩展有限元算法能够更准确的模拟位错变形场以及位错-位错的短程交互作用,同时计算量并未显着增加。使用该算法,本文初步研究了各向同性以及各向异性条件下,位错-空洞、位错-晶界和位错-裂纹等两两交互作用问题;探讨了裂尖发射位错和材料内部形核位错与裂纹的不同交互作用;分析了不同晶向和晶界距离对位错-裂纹交互作用的影响。计算结果对于理解裂尖位错演化和塑性变形具有一定的借鉴意义。本文发展的位错扩展有限元可进一步应用于不同载荷条件下裂尖大规模位错演化和裂纹扩展模拟,对于研究弹塑性断裂问题甚至疲劳断裂提供了另一种可能的方法和手段。(本文来源于《第十八届全国疲劳与断裂学术会议论文摘要集》期刊2016-04-15）
张育恒,刘杰,楚海建[5]（2015）在《各向异性双材料中由位错核扩展引起的弹性场》一文中研究指出为了比较紧凑型位错与核扩散位错的区别,选取了FCC晶体材料Cu和BCC晶体材料Nb所组成的双层材料,并建立3种不同的核扩散位错模型,即均布模型,线性分布模型,余弦分布模型,通过格林函数法以及Stroh公式得出了相应的解析/半解析表达式并进行了数值模拟对比.(本文来源于《中国力学大会-2015论文摘要集》期刊2015-08-16）
孟宪凯,周建忠,黄舒,盛杰,苏纯[6]（2015）在《激光温喷丸诱发单晶铜位错扩展的分子动力学模拟》一文中研究指出为了研究面心立方金属在热力耦合作用下的微观组织,采用分子动力学方法对激光温喷丸在单晶铜内诱导的位错扩展进行了模拟,并使用中心对称参数研究了变形量对位错扩展的影响规律,以及温度对塑性变形诱导位错扩展的作用,进而从加工硬化的角度分析了其对激光温喷丸强化效果的影响。结果表明,激光温喷丸过程中,塑性变形以"空位簇-不全位错-堆垛层错"的方式诱导产生不全位错与堆垛层错。随塑性变形增加,激光温喷丸的硬化效果逐渐增加。并且,温度可以促进塑性变形过程中位错的形核与扩展,200℃以内,激光温喷丸的硬化效果随温度的增加而增强,温度增至250℃时,硬化效果由于位错湮灭而减弱。(本文来源于《中国激光》期刊2015年07期）
邵宇飞,杨鑫,李久会,赵星[7]（2014）在《Cu刃型扩展位错附近局部应变场的原子模拟研究》一文中研究指出通过结合virial应变分析技术的准连续介质多尺度模拟方法研究了金属Cu刃型扩展位错的局部应变场.结果表明在距离位错核心几十纳米的区域内晶体处于小变形状态,virial应变计算结果与弹性理论预测结果符合得相当好,当距离位错核心仅几纳米时,晶格畸变加剧,virial应变极大值出现在扩展位错两端的Shockley分位错芯部.进一步分析表明Shockley分位错芯部严重畸变区大致呈长轴7b1、短轴3b1的椭圆形,其中b1为分位错柏氏矢量的长度.(本文来源于《物理学报》期刊2014年07期）
王建伟,尚新春,吕国才[8]（2011）在《α-Fe纯Ⅰ型裂纹扩展中位错形成过程的叁维分子动力学模拟》一文中研究指出通过分子动力学方法模拟了叁维α-FeⅠ型裂纹的单向拉伸实验中的裂纹扩展过程.研究了在不同温度下裂纹扩展时位错的形成过程和断裂机理.计算结果表明,裂纹扩展过程是位错不断发射的过程.裂纹尖端附近先形成无位错区和层错,当裂纹处应力增加到K_1=0.566 MPam~(1/2)时,裂纹尖端附近的某一层原子会逐渐分叉形成两层原子,分层后的原子层继续分离形成位错;当应力K_I达到0.669 MPam~(1/2)时第一个位错发射.随着温度的升高,临界应力强度因子逐渐降低,同时位错发射也相应地加快.(本文来源于《原子与分子物理学报》期刊2011年06期）
葛敬冉[9]（2011）在《基于无位错区的疲劳裂纹扩展和疲劳门槛值的研究》一文中研究指出在工程安全设计上,疲劳裂纹扩展速率和门槛值具有重要意义。目前,已经建立了很多疲劳裂纹扩展的机制来解释裂纹扩展,这些模型的主要缺点是没有考虑材料的屈服应力,也没有考虑材料的循环塑性变形行为。本论文把断裂物理和断裂力学联系起来,考虑材料的循环变形行为的作用,研究了在微观机制上预测疲劳裂纹扩展速率和疲劳门槛值的的物理模型,并验证了模型的合理性。主要工作如下:(1).研究了疲劳裂纹扩展的微观物理机制模型。本文把断裂物理和断裂力学联系起来,考虑材料的循环变形行为的作用,认为裂纹尖端材料的逐渐劣化是循环塑性变形的结果,采用具有明确物理意义的内聚区的J积分来表征裂纹尖端的疲劳损伤量。循环载荷使得裂纹尖端的塑性区循环硬化/软化,这使无位错区的应力和裂纹尖端区域的J积分的值升高,从而有可能导致开裂。因为循环变形行为可能达到一个饱和状态,在给定的载荷下,疲劳裂纹扩展的临界条件可以建立,因此可以计算疲劳裂纹扩展的速率和门槛值。(2).研究了等幅应力和过载作用下,疲劳裂纹的扩展速率与影响因素。本文研究了预测疲劳裂纹的扩展速率的无位错区模型,利用Fortran95语言编程实现了模型,模拟了等幅应力和拉伸过载应力下的7075-T6和2024-T3两种铝合金材料的疲劳裂纹的扩展的c曲线。并把无位错区模型模拟结果与这些着名的模型FASTRAN、AFGROW和试验结果进行了比较,无位错模拟的结果与试验结果拟合较好,拟合结果说明了无位错区模型的合理性。在此基础上,研究了应力比、过载率等因素对疲劳裂纹扩展的影响,结果发现,应力比、过载率对疲劳裂纹扩展影响很大,应力比大疲劳裂纹扩展加快,过载率越大,疲劳裂纹扩展的迟滞作用越大。(3).研究了疲劳裂纹扩展的门槛值与影响因素。本文研究了预测疲劳门槛值的无位错区模型,利用Fortran95语言编程实现了模型,模拟了7075-T6和2024-T3两种铝合金材料的门槛值。并把无位错区模型预测的结果与试验结果进行比较,比较结果说明,无位错区可以预测疲劳门槛值。在此基础上,研究了裂纹的长度、应力比、硬化量、硬化速率等因素对疲劳门槛值的影响。研究发现,裂纹的长度对疲劳门槛值的影响不大,硬化速率对门槛值没有影响,应力比、硬化量等对疲劳槛值的影响很大,应力比越大,门槛值越小,硬化量越大,门槛值越小。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2011-06-01）
付浩[10]（2010）在《基于位错理论的疲劳裂纹扩展特性研究》一文中研究指出疲劳裂纹是引起工件失效的一个重要原因,目前主要是基于断裂力学理论来解决这个问题,却无法从本质上解释疲劳裂纹扩展特性。基于位错理论出发就能够很好地研究疲劳裂纹的扩展特性,但是现阶段基于位错理论一般只是针对于疲劳裂纹扩展I阶段,对于扩展的全程特性研究还很不完善,从位错理论研究疲劳裂纹扩展特性有着重要意义。在研究I型裂纹的扩展方向时,由于实际状况下的位错结构十分复杂的,所以建立适当的数学模型来简化裂纹尖端的位错群是必要的。本文用大位错模型来替代实际晶体当中的离散位错,简化了位错模型,能够比较方便的计算出位错与裂纹共同作用下裂纹尖端的应力场分布情况,并发现裂纹尖端的应力分布受到外加应力强度因子和晶格摩擦力的影响。结果表明裂纹尖端的应力峰值会随着应力强度因子增加而增加,同时还会随着晶格摩擦力减小而增大。通过对裂纹尖端各个滑移面的应力进行计算发现应力集中极大值一直出现在主裂纹面上,所以I型裂纹扩展的方向总是沿着主裂纹面的方向,不会随着外加条件变化而改变。?目前基于微观位错理论得出的疲劳裂纹扩展速率表达式主要是反映疲劳裂纹扩展第一阶段的特点。本文利用连续位错模型,并结合能量守恒理论,得出疲劳裂纹扩展速率的表达式。在计算裂纹‐位错系统的总势能时,位错发射过程当中克服晶格摩擦力所引起的耗散能以及位错‐位错相互作用能、位错‐裂纹相互作用能都被考虑进去。通过对位错、裂纹共同作用下在裂纹尖端所产生的应力、应变场的计算,可以求得裂纹尖端的应变能密度,并将它替代位错‐位错相互作用能与位错‐裂纹相互作用能,改进了现有的疲劳裂纹扩展速率公式。结合能量守恒定理与连续位错理论得到的疲劳裂纹扩展速率公式与传统的疲劳裂纹扩展速率表达式有着很好的一致性,并且和实验数据也有很好的吻合,结果能够很准确很好地反映出裂纹扩展第二、叁阶段的扩展特点。该疲劳裂纹速率公式还可以直接反映出频率以及应力比对裂纹扩展速率的影响,因此公式可以直接运用于对不同频率以及应力比下疲劳裂纹扩展速率的预测。?(本文来源于《长沙理工大学》期刊2010-04-01）
扩展位错论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在实际材料中往往存在许多内部不连续面,比如裂纹、孔洞、夹杂、晶界、相界等,传统有限元方法在处理这些不连续界面问题时,需要在不连续界面附近进行局部的网格加密或者对网格进行重新划分,存在诸多不便之处。扩展有限元法(XFEM)是在传统有限元形函数的基础上附加了扩充的带有不连续性质的形函数来表示不连续面,在计算时不需要对网格进行重新划分,不连续场的描述完全独立于模型的网格边界,在处理不连续面问题时具有极大的优势。位错是晶体塑性的载体之一,通过离散位错的动态演化来直接模拟材料的塑性变形具有重要的意义,由于位错也可以看成一种不连续面,因此扩展有限元法可以用来研究位错相关的问题。目前,现有的位错研究方法主要有叁种:传统的离散位错动力学-有限元迭加算法(DDD-FEM)、离散连续耦合算法(DCM)和本文研究的离散位错动力学-扩展有限元耦合算法(DDD-XFEM)。本文在现有的传统的包含位错芯扩充的DDD-XFEM算法的基础上进行了改进,独立开发了一种改进的DDD-XFEM算法,以便更准确高效地考虑大量位错和大量界面的相互作用。本文的主要内容和主要研究成果如下:(1)本文独立开发了一种新的改进的DDD-XFEM算法,自编了相关的Fortran程序,通过实际算例验证了该算法的精确性和高效性,并说明了该算法在计算大量位错和界面问题时的优势。与传统的DDD-FEM迭加算法相比,本算法能更好地处理晶界和相界问题,不需要计算所谓的极化应力,计算效率显着提高。与DCM耦合算法相比,本算法避免了所谓的塑性应变分配,在处理界面问题时更为精确。与传统的DDD-XFEM算法相比,本算法计算效率成倍提高,且不具有很强的网格尺寸依赖性。(2)本文运用改进的DDD-XFEM算法,研究了二维多晶材料在单调载荷下的尺度效应(Hall-Petch效应),从位错运动层面解释了尺度效应产生的原因,捕捉到了位错在刚性晶界上的大量塞积,观察到了位错在多晶材料中的离散滑移带。(3)本文运用改进的DDD-XFEM算法,研究了二维多晶材料在循环载荷下的力学响应,对计算结果进行了分析,首次发现了多晶材料在循环荷载下的应力循环松弛的尺度效应,并解释了其内在位错机理。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
扩展位错论文参考文献
[1].梁爽,黄敏生,李振环.裂尖韧脆转变行为的离散位错动力学——扩展有限元耦合算法及模拟[C].2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）.2018
[2].赵金明.离散位错动力学—扩展有限元耦合算法及其在多晶材料中的应用[D].华中科技大学.2018
[3].丁光强.位错的扩展有限元法及其在界面问题中的应用[D].华中科技大学.2016
[4].黄敏生,李振环.位错扩展有限元及其在位错-裂纹交互作用等问题中的应用[C].第十八届全国疲劳与断裂学术会议论文摘要集.2016
[5].张育恒,刘杰,楚海建.各向异性双材料中由位错核扩展引起的弹性场[C].中国力学大会-2015论文摘要集.2015
[6].孟宪凯,周建忠,黄舒,盛杰,苏纯.激光温喷丸诱发单晶铜位错扩展的分子动力学模拟[J].中国激光.2015
[7].邵宇飞,杨鑫,李久会,赵星.Cu刃型扩展位错附近局部应变场的原子模拟研究[J].物理学报.2014
[8].王建伟,尚新春,吕国才.α-Fe纯Ⅰ型裂纹扩展中位错形成过程的叁维分子动力学模拟[J].原子与分子物理学报.2011
[9].葛敬冉.基于无位错区的疲劳裂纹扩展和疲劳门槛值的研究[D].哈尔滨工业大学.2011
[10].付浩.基于位错理论的疲劳裂纹扩展特性研究[D].长沙理工大学.2010