Исследование влияния дислокаций и температуры на кинетику пластической деформации и разрушения в кристаллах меди методом молекулярной динамикитезисы доклада
Аннотация:Работа посвящена исследованию процессов пластической деформации и разрушения кристаллов меди при ударном сжатии. Проведены молекулярно-динамические расчеты для идеальных кристаллов и кристаллов с имеющимися дислокациями ориентации [110] и [111] в широком диапазоне температур 100-1100 К и скоростей ударов. Изучена эволюция структуры ударной волны в рассматриваемых системах. Показано, что в идеальных кристаллах при достаточно низких температурах и скоростях удара формируется упругий предвестник с постоянным значением параметров. При более высоких температурах для установления структуры волны требуется больше времени из-за процессов зарождения дислокаций в зоне между упругой и пластической волнами, которые приводят к локальной релаксации напряжений. В кристалле с дислокациями упругий предвестник формируется в результате размножения дислокаций, и затухает значительно быстрее, чем в идеальных кристаллах. Установлено, что величина упругого предвестника в кристалле [110] с дислокациями увеличивается с температурой при одной и той же скорости удара, в то время как для чистого кристалла она снижается с температурой в широком диапазоне температур. В кристаллах [111], имеющими идеальную структуру и с предварительно созданными дислокациями, напряжение на упругом предвестник увеличивается с температурой в умеренном диапазоне температур до 900 К. Проведены расчеты ударно-волнового нагружения кристаллов меди ориентаций [100], [110], [111], [102], [112], [221], [134] и [401]. Скорость удара в этих расчетах по образцу изменялась в диапазоне от 300 до 900 м/c, а длительность импульса составляла 20 пикасекунд. В результате расчетов исследовалась структура ударной волны, формирование упругого предвестника и его затухание, а также величина откольной прочности. Показано, что скорость затухания упругого предвестника зависит от ориентации кристалла. Показано, что для направления [100] наблюдается самая слабая степень затухания, что согласуется с теорией Джонсона. Показано, что для всех ориентаций кристаллов, кроме [100], наличие дислокаций замедляет процесс откола. При этом для кристалла [110] было обнаружено, что поры зарождается не гомогенно области растягивающих напряжений, а гетерогенно - в узлах пересечения дислокаций в структуре дислокационных ячеек, сформированной за фронтом ударной волны. Для кристалла [100] был обнаружен противоположный эффект – дислокации облегчают зарождение пор, являясь концентраторами напряжений для их образования. Так, при ударе в 500 м/c в идеальном кристалле откола не происходит, когда как в кристалле с дислокациями при той же скорости удара наблюдается зарождение и рост пор. Результаты работы показывают значительную анизотропию механизмов пластической деформации и откольного разрушения в кристаллах меди при ударном сжатии.