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| 1 | 单晶/多晶镍拉伸力学性能的分子动力学模拟显示文摘为了提高航空发动机推重比,采用整体叶盘新技术却带来了盘叶连接区域高风险失效问题,采用分子动力学对盘叶连接区单晶/多晶镍(SPSNi)的拉伸力学性能进行模拟。首先对比了不同晶态镍拉伸力学性能,发现由于单晶/多晶界面的存在使得拉伸后界面处的非晶化程度加剧,易于萌生孔洞,加剧了SPSNi突然断裂的风险。最后重点研究了SPSNi的应变速率效应与温度效应。当应变速率1*10^8 s^-1 | 李源才 江五贵 周宇 | 2020 | 稀有金属材料与工程2020，49，7： | 7 |
| 2 | Al含量对单晶TiAl合金力学性能的影响(英文)显示文摘通过改变TiAl中Al的含量,用分子动力学方法研究了Al含量对含有裂纹的单晶TiAl试件性能及裂纹扩展的影响,分析了不同Al含量下的应力-应变曲线,缺陷的演化过程。模拟结果表明:Al含量不同,材料的弹性模量和强度也不同。Al含量低于45 at%时,由于层错和位错的产生以及位错反应和运动产生的空位和空位的迁移提高了试件的塑性使得试件表现出良好的塑性,而大于该含量时,试件呈明显的脆性;Al含量较低时,裂纹以塑性变形的方式扩展,Al含量较高时,裂纹以脆性方式断裂。即Al含量会影响材料的性能;随着Al含量降低,试件的塑性增强,此外,Al含量对裂纹的扩展机制也有很大影响。 | 曹卉 芮执元 冯瑞成 陈文科 冯玉玺 剡昌锋 | 2019 | 稀有金属材料与工程2019，48，4： | 5 |
| 3 | 双相钛合金高温变形协调性的CPFEM研究显示文摘基于率相关滑移为主的晶体塑性本构模型,结合Voronoi方法创建双相多晶体集合,研究不同组织特征的Ti-6Al-4 V合金的高温变形行为,重点关注双相组织中应力、应变空间分布特征及其演化,应力、应变相间分配,并提出一种变形协调性定量评估方法。结果表明,多晶变形过程中,晶界及其附近是变形的优先响应区域;β晶粒与a晶粒之间存在包围结构特征可加剧局域应变的差异分配;晶粒长短轴比越大,周围异相界面越多,则其局域变形协调性越低。α和β相应力频率统计呈双峰形态,α相中平均应变较高,而β相中应力较高。随α相体积分数增加,拉伸屈服强度和应力协调系数降低,而应变协调系数先降低后升高。随α基面织构体积分数增加,拉伸屈服强度和加工硬化率升高,且应力协调系数升高,而应变协调系数先降低后升高。 | 李学雄 徐东生 杨锐 | 2019 | 金属学报2019，55，7： | 4 |
| 4 | Increasing high-temperature fatigue resistance of polysynthetic twinned TiAl single crystal by plastic strain delocalization显示文摘Polysynthetic twinned(PST)TiAl single crystal possesses great potentials for high-temperature applications due to its excellent combination of strength,ductility and creep resistance.However,a critical property for high-temperature application of such material involving high-temperature fatigue properties remains unknown.Here,the high-temperature high-cycle fatigue performance of PST TiAl single crystal has been studied.The result shows that PST TiAl single crystal can withstand more than 107 cyclic loadings at 975℃ under a stress amplitude of 270 MPa,which is significantly higher than traditional TiAl alloys.Experimental observations and atomistic simulations indicate that the improvement of fatigue resistance is attributed to the plastic strain delocalization in uniform lamellar structure,and the plastic deformation is well-distributed and sufficient in each lamella.Even in theα2 lamella with difficult slippage,a large number of stacking fault structures can be observed.The{c+a}dislocations inα2 tend to dissociate into a Frank partial with b=1/6<2^(-)20^(-)3>,forming a ribbon of I1 fault which ensures the continuity of deformation. | Yang Chen Yuede Cao Zhixiang Qi Guang Chen | 2021 | Journal of Materials Science & Technology2021，，34： | 2 |
| 5 | 基于分子动力学研究孔隙率对FeO/Fe界面裂纹扩展的影响显示文摘孔隙率是影响氧化皮与钢基体界面裂纹扩展的重要因素,采用分子动力学模拟软件LAMMPS建立模型Ⅰ(定孔缺陷数量模型)和模型Ⅱ(定孔缺陷尺寸模型)两种模型,从抗拉强度、中心对称分析(CSP)以及界面局部应力分布3个方面研究了孔隙率对于界面裂纹扩展的影响。结果表明,相同孔隙率下,模型Ⅱ比模型Ⅰ的抗拉强度低,表明孔缺陷分布范围比孔缺陷的尺寸对于材料的抗拉强度影响更大。同时裂纹扩展时动态不稳定性导致裂纹非对称性扩展,孔隙率的增加会阻碍应力增长和裂纹扩展速度,增强裂纹扩展的不对称性。当孔隙率达到9%时,在界面裂纹扩展后,模型Ⅰ+x方向裂尖偏转界面上方孔缺陷,模型Ⅱ则为界面裂纹扩展后,上方孔缺陷融合发展。 | 周瑾 周存龙 段晶晶 樊铭洋 | 2021 | 中国表面工程2021，34，3： | 1 |
| 6 | 深过冷液态金属Cu的热物理性质和原子分布显示文摘针对液态金属Cu在深过冷亚稳条件下的热物理性质和液态结构数据缺乏的问题,采用分子动力学方法结合修正嵌入原子势,研究了常规液态和亚稳液态金属Cu的热物理性质(熔点、密度、比热容和自扩散系数)和原子分布规律,体系温度范围为800~2400 K,最大过冷度达到556 K。通过构建晶体-液体-晶体结构,探索了金属Cu的熔化过程,获得最优的熔点计算温度为1341 K,与实验值误差1.11%。获得了宽广温度范围内液态金属Cu的密度随温度的变化规律,采用Mishin势函数计算的熔点处密度模拟值为7.86 g/cm^3,与文献报道的实验结果的误差小于2%。液态金属Cu的焓在800~2400 K范围内随温度呈线性关系变化,即比热容几乎不随过冷度变化而变化,而自扩散系数则随温度呈指数关系变化。根据不同温度原子的位置变化,获得了相应的双体分布函数,发现液态体系始终处于短程有序、长程无序的状态,且原子短程有序度随温度升高而降低,短程有序结构仅保持在3~4个原子间距范围内,且随间距增大而展现出典型的无序特征。 | 朱姜蕾 王庆 王海鹏 | 2017 | 金属学报2017，53，8： | 1 |
| 7 | 结构完整性分析中的多尺度力学方法显示文摘结构完整性分析一直是机械工程和力学等领域专家学者研究的重要课题。目前在工程装备的设计和评估中应用的安全规范大都是经验性的,亟需开发一种严谨且准确的力学分析方法,不仅可以提高结构完整性评估的精度,还可以安全地提高装备的运行效率。多尺度力学方法可以从材料在不同空间尺度上的微观结构出发,对材料的力学行为进行研究,是能从基础底层推动结构完整性分析的关键。着重回顾近年来关于金属结构材料方面多尺度力学方法的相关研究成果。首先,以分子动力学方法作为微尺度研究方法的代表,介绍金属结构材料的微观变形和断裂机制研究进展。然后,以晶体塑性的连续介质理论为代表,介绍以塑性变形的物理机制和晶体学特征为基础的多尺度力学方法,这种方法考虑晶体弹塑性变形行为的各向异性,具有坚实的物理基础,是一种具有高度可靠性的结构完整性分析方法。最后,笔者就多尺度力学方法目前面临的研究难点和未来发展方向进行了简要讨论。 | 孙李刚 凌超 陈浩 李东风 | 2021 | 机械工程学报2021，57，16： | 1 |
| 8 | 基于内聚力模型的γ-Ti Al合金中γ/γ界面裂纹扩展的多尺度模型显示文摘通过建立多尺度模型预测γ-TiAl合金中裂纹的扩展行为。利用分子动力学(MD)建立了真孪晶(TT)γ/γ界面模型,得到了界面内聚力区域(CZM)的本构参数;采用Voronoi方法生成了多晶γ-Ti Al合金介观模型,将CZM本构参数耦合到该模型中,得到了对应的不含缺陷、含钝裂纹和钝裂纹+中心空洞缺陷的临界应力断裂云图,利用几何相似性平均了多晶模型和整体裂纹拉伸关系曲线并分析了γ-Ti Al合金的损伤机理;根据连续介质假说建立了宏观有限元模型(FEM),通过对紧凑拉伸试样模拟给出了力-位移曲线并得到了材料的断裂韧性。最后,将宏观有限元模拟得到的裂纹扩展行为与实验结果进行比较,验证了该模型的有效性。结果表明:在晶粒数比例相同的情况下,缺陷对整个近γ结构的强度有着显著的敏感性,同时该多尺度方法可以有效地连接不同尺度并预测裂纹的扩展。 | 李建华 张成 冯瑞成 王军军 王茂茂 李海燕 祁永年 芮执元 | 2021 | 稀有金属材料与工程2021，50，5： | 1 |
| 9 | 不同空位浓度γ-TiAl合金剪切过程分子动力学模拟显示文摘利用分子动力学分析了不同空位浓度的Al空位和Ti空位对γ-TiAl合金剪切力学性能的影响,重点研究了含空位γ-TiAl合金的温度效应。结果表明,随着空位浓度增加,弹性模量没有太大变化,但剪切强度逐渐减小,且含Al空位γ-TiAl合金的剪切强度要高于含Ti空位γ-TiAl合金。在剪切过程中,材料偏向于离边界更近处的空位处形成位错源,进而向材料内部发射位错,并且出现了类似于宏观材料的颈缩现象。进一步分析了温度对空位浓度为0.5%的γ-TiAl合金剪切强度的影响,发现随着温度的增加,γ-TiAl合金剪切强度总体呈下降趋势。 | 高鑫 温余远 王克鲁 李鑫 张开铭 刘杰 | 2023 | 特种铸造及有色合金2023，43，3： | 0 |
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