错位角对单晶塑性的影响：有限元方法
材料科学
2024-02-27 v2
摘要
晶体塑性有限元方法(CPFEM)是解决宏观应力和应变并将其分辨到单晶晶粒和滑移系统在脆性晶体材料(如结构金属)中物理相关尺度的常用技术。本文发现，针对单晶应用的CPFEM模型校准严重依赖加载方向，即使在0.1度的角度上也有显著影响。与高对称加载相比，轻微的错位角会影响拉伸变形中的晶格旋转，从而改变活跃滑移系统的数量，进而影响整体应力-应变行为。在[001]、[111]、[101]和[102]等多滑移方向上，错位角效应最强；而在单滑移方向[213]上，效应可忽略不计；[112]双滑移方向的效应小于[102]，可能是由于其相对的晶格方向稳定性。错位角效应的大小在滑移系统相互作用强烈时显著增加，在所选的硬化框架中，由潜在硬化系数所表示。在[001]铜的一个案例研究中，0.3-2.0度的偏移角给出的工程应变0.25处的应力值相对于直接加载值低于15-18%，这凸显了单晶塑性参数化和应用中精确取向的重要性。
引用
@article{arxiv.2402.15056,
title = {Effects of Misorientation on Single Crystal Plasticity by Finite Element Methods},
author = {John D. Shimanek and Zi-Kui Liu and Allison M. Beese},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.15056},
year = {2024}
}