FCC晶体纳米压痕响应的推断与预测：方法与离散位错模拟实例
材料科学
2020-02-04 v2 介观与纳米尺度物理
统计力学
摘要
纳米压痕是一种探测晶体材料力学性能的常用技术，其响应既包含表面主导也包含体相主导的特征，这些特征与母体晶体的弹性和塑性相关。对于FCC晶体，纳米压痕响应主要受被压痕晶粒的晶体取向和位错密度控制。然而，由于针尖特有的尺寸效应，诸如硬度等压痕性质在纳米尺度上的意义并不明确。通过对FCC单晶平头压头纳米压痕进行广泛的离散位错动力学模拟，我们展示了借助统计机器学习算法，可以在压痕位置与预先存在的位错密度之间建立一一对应关系。我们利用纳米压痕力-深度曲线或压痕后表面位移图像，对具有不同位错密度和/或晶体取向的各种实验上可行的系综进行聚类和分类。我们利用这种分类，通过分类后的载荷-位移曲线的平均响应，来统计预测给定位置的纳米压痕响应。此外，我们证明了模拟结果与常见FCC单晶的实验数据定性一致。最终，我们提出了一条通过纳米压痕揭示局部表面材料性质深度依赖性的新途径，以实现更全面、非破坏性的微观结构表征。
引用
@article{arxiv.1910.07587,
title = {Inference and Prediction of Nanoindentation Response in FCC Crystals: Methods and Discrete Dislocation Simulation Examples},
author = {Michail Tzimas and John Michopoulos and Giacomo Po and Andrew C. E. Reid and Stefanos Papanikolaou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.07587},
year = {2020}
}
备注
Several misleading calculations and conclusions that need to be validated in much more detail. A new manuscript will be developed and submitted in the future