一种晶体对称性不变的Kobayashi–Warren–Carter晶界模型及其阈值化算法实现
材料科学
2021-10-26 v2 计算物理
摘要
晶界建模最重要的目标之一是预测大量晶粒在异常晶粒生长、耦合晶界运动和再结晶等发生于极端热机械载荷下的现象中的演化。Admal等人（2018）最近开发了一个研究晶界与体塑性共同演化的统一框架，其基于将晶界建模为受Kobayashi–Warren–Carter（KWC）模型（Kobayashi等人，1998，2000）能量支配的连续位错。虽然所得统一模型展示了耦合晶界运动和多边形化（见于再结晶），但它仅限于适用于小取向角的Read–Shockley型晶界能。此外，使用有限元实现统一模型继承了KWC模型因其控制方程的奇异扩散性质带来的计算挑战。本研究的主要目标是将KWC泛函推广到超越Read–Shockley型且尊重晶界双晶晶体学的晶界能。KWC模型的计算挑战通过开发一种依赖原始对偶算法和快速行进法的阈值化方法得以解决，从而得到O(NlogN)算法，其中N为网格点数。我们通过展示Herring角关系验证了模型，随后利用Runnels等人（2016a,b）晶格匹配方法获得的晶体对称性不变晶界能数据，研究了二维面心立方铜多晶中的晶粒微观结构演化。
引用
@article{arxiv.2102.02773,
title = {A crystal symmetry-invariant Kobayashi--Warren--Carter grain boundary model and its implementation using a thresholding algorithm},
author = {Jaekwang Kim and Matt Jacobs and Stanley Osher and Nikhil Chandra Admal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.02773},
year = {2021}
}