探讨分子动力学模拟与单晶Ce冲击相变的结合（晶体学论文） ㊣ 精品文档 值得下载

这与之前提到的趋势晶向加载结构，者之间存在个较稳定的平台同时在前驱波后可发现明显的回跳特征如图，前驱波后的晶格结构仍为，并生成了位错层错等晶格缺陷在第个冲击波到达之前压缩比不超过对应的晶格常数约，未发生相变第个冲击波后体积明显减小，压缩比超过，晶格结构仍保持为，表明此处发生了面心立方的同构相变另外如图，在相变波到达前，已生成偏位错和结构，表明在相变之前就已经进入塑性阶段但是此处的塑性对压力密度等物理量未产生显著的影响而在相变波后，位错明显更加密集形成位错林，晶向加载下，波阵面处的粒子速度等物理量缓慢上升，表现为斜波晶向加载下的波阵面与前者相比明显更加陡峭特别是晶向加载下波阵面几乎为垂直上升可视为突变当时，加载仍为单波结构，仅有个弹性波加载的弹性波后平台有明显的起伏，再对结构进行分析发现除了晶格之外还有位错层错等缺陷如图，且密度不超过见图，表明未发生相变，此处的起伏为塑性变形的结果图晶向冲击加载后晶体中的微结构全部原子分析显示位错并隐去了结构原子绿色原子为局部，红色为，蓝色为中用探讨分子动力学模拟与单晶冲击相变的结合晶体学论文下进行等温等压系综弛豫，消除模型内部的应力并使样品达到热力学平衡态弛豫完成后，对模型的和方向采用周期性边界条件而对方向采取独立边界条件，再以动量反射的方式沿模型的纵向方向加载冲击波，即选取纵向端的若干层原子为活塞，以定的速度向模型内部运动，由此产生冲击波上述弛豫和冲击加载过程均采用开源程序，时间步长为作用势采用嵌入原子法的形式，相关介绍详见文献该势函数可以描述金属的同构相变行为，适合本文模拟研究对于模拟结果，在分析局部晶格结构时，由于共同近邻法，在局同样与静态和动态加载的实验符合较好动态加载下的非平衡效应以及弱冲击加载下金属相变更加复杂，等和等考虑到过程中应力偏量塑性流动应变率等的效应，基于多相本构模型对的冲击相变进行了数值模拟研究相较于等的物态方程能更好地描述相变的非平衡效应伴随着计算机水平的发展，已经发展出多种计算材料学模拟方法，其中分子动力学模拟已成为在微纳米尺度上理解材料动态响应的重要研究方法如等在对单晶的研究中发现，冲击的加载晶向会显著影响冲击波阵的动态压缩冲击实验中等发现冲击波在中传播，其波形存在明显的多波结构，按次序分别为弹性前驱波塑性波相变波与静态加载下的情况相比，在动态加载下同样会发生同构相变，相变的时间间隔在，同时室温条件下冲击相变的临界压强约为，与静态加载相变相近等和等利用聚偏氟乙烯测压计对在冲击加载下的相变进行了实验测量，亦得到了在冲击下载下的多波结构，相变压力为，与之前等的实验结果相摘要金属在室温条件下当压力达到约，体积突变减小，相变前后两相分别为和，均为面心立方结构实验中发现冲击波在中传播，其波形存在明显的多波结构依次为弹性前驱波塑性波相变波基于新发展的金属的嵌入原子势，对单晶的冲击相变行为进行了分子动力学模拟模拟结果表明，在定强度下，单晶中的冲击波阵面分裂为多波结构，波形结构与加载晶向明显相关在和晶向加载下表现为双波结构，依次为前驱波和相变波在载相变波后区域微结构组分依据分析图晶向不同加载强度下相变波后的微结构图沿方变形路径原子体积不变以及单轴压缩不变仅改变路径变形的能量结论利用模型势的分子动力学模拟表明，单晶在定强度的冲击载荷下其冲击波阵面会呈现出多波结构，并具有明显的晶向取向相关性在和晶向加载下表现为双波结构，依次为前驱波和相变波而在晶向加载下表现为波结构，在前驱波和相变波之间还存在个中的塑性波，该塑性波对应于偏位错和层度压力条件与金属的实验相图有所差异，我们认为这结果与晶格结构的稳定性有关在此考虑两种与结构间的变形路径方变形路径和方变形路径对于方变形路径，可以用比值来衡量晶胞的初始结构为，如果用来表示晶胞晶向的晶格常数，用表示其和晶向的晶格常数，此时以及同时保持晶胞的体积不变如果将晶格沿晶向进行压缩，比值将不再等于，当时结构变为，同时原胞的体积不变原胞的夹角如果夹角变大到，则变形为简单立方结构夹角继续变大到几乎不变，此冲击波是中的塑性波，而第冲击波后的则类似于晶向加载下第冲击波后的情况，仍然保持结构中的特征且第个峰值对应的距离，这表明晶向加载下的第冲击波为相变波图冲击前后的径向分布函数图中筛选并隐去了原子体积较大的结构，这样就可以显示，两相的交界面图中晶向加载的两相交界较平整，几乎是个垂直于加载方向的平面，并且也与相变波阵面重合图中晶向加载的两相交界有明显的起伏两相相互交错图中的加载晶向，从开始有大量生成到几乎晶向冲击加载的相变压力偏低表明在冲击加载下，应力偏量对的相变起促进作用，这与相关的实验结果是致的图单晶的冲击关系关系关系实验数据来自文献中的表示统计标准差图不同晶向加载下的压力剖面图，，时间图冲击相变的相变温度压力状态与静水压相变条件的相变为阶同构相变相较于异构相变，同构相变的局部晶格对称性不发生改变，很难通过分析晶格结构类型来判断是否发生了同构相变对于阶同构相变只能定量地分析是否发生了体积坍缩图为不同晶向加载下冲探讨分子动力学模拟与单晶冲击相变的结合晶体学论文的生成相变波的以及关系与实验符合得较好和晶向冲击加载下，的相变压力值相较于静水压加载条件下偏低，单轴冲击加载的剪切效应对的相变起到了促进作用在晶向冲击加载的模拟中发现了向和混合物的转变基于变形路径的分析表明，此结果来自于转变路径中存在个介于和之间的结构亚稳态，该亚稳态是本文采用的原子间作用势决定的第伍旻杰，胡晓棉单晶冲击相变的分子动力学模拟物理学报，探讨分子动力学模拟与单晶冲击相变的结合晶体学论文和之间的体心方此处晶向加载的第冲击波实际上是亚稳态结构的相变波以往的模拟研究中显示面心立方铯单晶同构冲击相变前后的晶向会发生改变，而等对面心立方单晶同构冲击相变的研究中则未发现此现象对于本文的模拟工作，可以从图比较不同加载情况下相变波后区域与未受冲击部分的晶向如之前提到的，沿加载相变前后的晶向不变而沿和晶向加载，相变波后区域相较于对未受冲击区域的晶向有所差异，并且相变后区域的晶向也不完全致，同时存在多个取向，类似于多晶中的晶粒表晶向行了对比在不同晶向加载下，前驱波由于单晶弹性的各向异性，差别比较明显其中晶向较低强度加载下，前驱波的上升阶段几乎重合，前驱波的扰动从波阵面的前沿开始，故以此作为前驱波的位置相变波虽各有差异，但与实验的结果差别不大特别是晶向，当加载强度较低并且冲击波形表现出前驱波塑性波相变波波结构时，与实验符合得较好图为模拟得出的各晶向加载的关系可以看出模拟所得的关系与等的多晶的实验数据符合得较好同时单晶中相同粒子速度对应的压强略高于多晶实验中的数值，这与李俊等对结构变为中沿相变波后的微结构图表明，晶胞的，晶向在冲击波后均未发生改变，而是仅仅沿晶向压缩，比值变小，类似于方变形路径的结构转变同时冲击压缩过程中和晶向的晶格常数不变都为，晶向被压缩晶格常数变小，同时原子体积也变小，这与方变形路径有所差异图中比较了这两种变形路径的能量差异，此变形路径不变，当，此数值十分接近和结构中比值的分界点，此亚稳态是由采用的势函数决定的若原子处于此亚稳态，将难以区分究竟是还是和混合物实际上是此亚稳态附近的结构，是介于部转变为相存在厚度约的过渡区，无法在尺度上确定分明的，两相边界另外对于和晶向加载，相比于相变发生前，相变后区域的位错和层错的密度更高如图，相变导致生成了更多的位错层错等结构缺陷图冲击相变分界面，隐去了原子体积较大的，时间在晶向加载的模拟中，利用分析发现了向和混合物的转变如表所列，其中占比与冲击强度呈正相关占比反之，特别是和几乎全部为结构符合局部的的转变，但是在此处生成结构的击前和依次各冲击波后径向分布函数未受冲击结构的前个峰值对应的间距均满足结构中最近阶近邻间距之间的关系，且第个峰值对应的距离，即在零压下的晶格常数前驱波后，晶体被压缩同时保持结构晶向加载下第冲击波后的发生明显变化，不再具有结构的特征晶向加载下第冲击波后的仍符合结构，各峰值对应的距离明显减小，其中第个峰值处的距离，说明此处的晶体即，可以确认第个冲击波为的相变波晶向加载下的第冲击波后相比于此波前前驱波晶铁的实验观察是致的另方面，加载强度较高时或，不同加载晶向点分布较为致反之加载强度较弱时，关系呈现出加载晶向相关性，其中与晶向加载的数值比较接近，而晶向加载的数值与之有明显的差异压力偏高冲击固固相变图为时的压力剖面图，可以看出相变冲击波前的压强更接近平衡相变过程中的数值，以此认为波前的状态即为冲击相变的条件由此得到的图即为不同晶向和强度加载下的相变温度压力状态相比于静水压加载模拟采用相同的原子间作用势中的相变条件，可以发现同样温度下探讨分子动力学模拟与单晶冲击相变的结合晶体学论文下前驱波与相变波之间平台处的粒子速度密度压强等物理量随冲击强度的增大而降低是致的，并且在此进步延伸为稀疏波和负压状态对于沿晶向加载，波阵面结构除了包含弹性前驱波和相变波，并且相变波是在个突起信号之后紧跟着出现的分析表明，此突起峰值处有少量的结构产生在晶向加载下，波阵面仍为弹性前驱波塑性波相变波的波结构弹性前驱波和相变波间距减小，塑性阶段进步被压缩冲击关系图展示了由模拟得出的不同晶向加载冲击关系，其中图为关系，并将其与实验结果中主要为偏位错，同时还生成了全位错和梯杆位错对于晶向加载，当或时，波阵面表现为波结构，