基于 Lennard-Jones 原子玻璃的弹塑性模型定量标定启示
材料科学
2021-05-05 v2 统计力学
摘要
我们基于两种截然不同的数值描述，比较了一种模型非晶固体的宏观与局部塑性行为。一方面，我们通过原子模拟来模拟玻璃样品。另一方面，我们实现了一个基于固体力学描述的介观弹塑性模型。后者被扩展以考虑屈服面的各向异性，其方式为统计分布的局部离散弱面，剪切转变可在这些弱面上被激活。为使比较尽可能定量，我们考虑准静态驱动的二维稳态流动这一简单情形，并在相同长度尺度上比较两种模型所测得的力学可观测量。我们表明，对于一定范围的弹塑性介观参数，宏观响应（包括其涨落）可被定量复现。利用一种新开发的方法，可在原子模拟中探测局部屈服应力，我们在不同粗粒化尺度下标定弹塑性模型的局部力学响应。在此情形下，标定仅对优化后的介观参数子集及足够粗的探测长度尺度表现出定性一致。该标定使我们能确立对应于剪切转变尺寸上界的介观单元长度尺度，这是弹塑性模型中的关键物理参数。我们发现某些性质自然涌现于弹塑性模型。特别地，我们表明弹塑性模型复现了 Bauschinger 效应，即应力-应变响应中塑性诱导的各向异性。我们讨论了该方法的成功与不足、不同模型要素的影响，并提出了非晶塑性的定量多尺度模型的未来研究方向。
引用
@article{arxiv.2103.01070,
title = {Insights from the quantitative calibration of an elasto-plastic model from a Lennard-Jones atomic glass},
author = {David Fernández Castellanos and Stéphane Roux and Sylvain Patinet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.01070},
year = {2021}
}