跨尺度与学科的内部长度梯度(ILG)材料力学
材料科学
2016-08-09 v1
摘要
本文概述了一个理论/数值/实验相结合的研究计划，用于扩展ILG方法以考虑时间滞后、随机性和多物理场耦合。通过此扩展，可以讨论变形内部长度(ILs)与由热、扩散或电场梯度诱导的ILs之间的相互作用。获得了尺寸相关的多物理场稳定性相图，并通过梯度-随机组合模型解释了尺寸相关的锯齿状应力-应变曲线。当没有微分方程可用于描述材料行为时，采用Tsallis非广延热力学公式来表征统计性质。提出了一种新颖的多尺度粗粒化技术——无方程方法(EFM)，用于桥接长度尺度，并通过采用具有制备的梯度微/纳米结构试样的新颖实验室测试来确定ILs，同样实现了尺度桥接。讨论了三个新兴研究领域：(i) 纳米晶(NC)/超细晶(UFG)和块体金属玻璃(BMG)材料中的塑性失稳与尺寸效应；(ii) 含能材料中的化学机械损伤、机电退化与光机械老化；(iii) 脑组织和神经细胞建模。最后，更详细地考虑了一些基准问题。它们包括：锂离子电池电极的梯度化学弹性；梯度压电和挠曲电材料；消除裂纹尖端的奇异性；推导BMG中剪切带的尺寸相关稳定性相图；微/纳米柱中尺寸相关的锯齿状应力-应变曲线建模；通过Tsallis q统计描述锯齿和多分形模式；以及将梯度弹性/塑性模型扩展以包含分数阶导数和分形介质。
引用
@article{arxiv.1608.02383,
title = {Internal Length Gradient (ILG) Material Mechanics Across Scales & Disciplines},
author = {Elias C. Aifantis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.02383},
year = {2016}
}