纳米多孔铝冲击响应的分子动力学模拟
计算物理
2016-10-14 v1 材料科学
摘要
我们通过非平衡分子动力学模拟，对纳米多孔铝 (np-Al) 的冲击响应进行了系统研究。发现位错形核位置集中在球形孔洞表面靠近赤道的低纬度区域。我们提出了一种连续介质波反射理论和分解剪切应力模型来解释位错形核位置的分布。模拟揭示了孔洞坍塌的两种机制：塑性机制和内部喷射机制。导致孔洞横向坍塌的塑性机制在相对较弱的冲击下占主导地位；而随着冲击强度的增加，导致孔洞真空纵向填充的内部喷射机制发挥更重要的作用。此外，在受冲击的 np-Al 中发现了一种反常的热力学现象（即温度随压力下降而上升）。该现象与传统的 Rankine-Hugoniot 理论不符，可通过孔洞坍塌涉及的非平衡过程加以解释。研究了孔洞坍塌对 np-Al 层裂断裂的影响。发现在相同加载速度下，np-Al 的层裂强度低于单晶铝；但 np-Al 的抗层裂能力高于单晶铝。这可以通过冲击波在 np-Al 中传播期间热耗散和应力衰减的综合影响来解释。
引用
@article{arxiv.1610.03905,
title = {Shock responses of nanoporous aluminum by molecular dynamics simulations},
author = {Meizhen Xiang and Junzhi Cui and Yantao Yang and Yi Liao and Kun Wang and Yun Chen and Jun Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.03905},
year = {2016}
}