[论文解读] Perfect plasticity of metals under simple shear as the result of percolation transition on grain boundaries

Yan Beygelzimer, Н. М. Лавріненко|arXiv (Cornell University)|Jun 22, 2012

Microstructure and mechanical properties参考文献 7被引用 4

一句话总结

本文提出，在低同素温度下，金属在简单剪切作用下的理想塑性行为源于晶界处由非局域相互作用驱动的渗流转变。该机制通过几何推理、模拟和实验数据支持，将塑性变形中观察到的临界、尺度不变行为解释为晶界网络连通性达到渗流阈值的结果。

ABSTRACT

A mechanism of perfect plasticity under low homological temperatures has been suggested. According to this mechanism, the phenomenon under study is of critical nature. It connects with percolation transition in the net of grain boundaries and with nonlocal interaction of fragments uniquely under simple shear mode. The mechanism is justified by general reasoning, mainly of geometrical character, and also by employing computational modeling and well-known experimental results.

研究动机与目标

• 解释金属在低同素温度下理想塑性的起源。
• 阐明晶界网络在实现大尺度塑性变形中的作用。
• 建立渗流转变与临界塑性行为之间的联系。
• 将几何推理、计算建模与实验观测统一于单一机制之中。
• 证明晶界上的非局域相互作用驱动向理想塑性的转变。

提出的方法

• 该机制基于聚焦于简单剪切下晶界连通性的几何推理推导得出。
• 将渗流转变模型应用于晶界网络，以描述塑性起始的机制。
• 计算建模模拟了剪切应力下晶界网络的演化过程。
• 模型中引入了晶界片段之间的非局域相互作用，这对宏观塑性至关重要。
• 理论预测与已知金属塑性实验结果一致。
• 该方法将系统视为临界现象，类比于统计物理中的渗流行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 在低同素温度下，金属在简单剪切作用下实现理想塑性的物理机制是什么？
• RQ2 晶界如何协同作用以促成大尺度塑性变形？
• RQ3 渗流转变在塑性起始过程中发挥何种作用？
• RQ4 晶界片段之间的非局域相互作用如何影响宏观塑性行为？
• RQ5 几何模型与渗流模型在多大程度上能解释塑性实验观测？

主要发现

• 理想塑性作为与晶界网络渗流转变相关的临界现象出现。
• 该转变由简单剪切下晶界片段之间的非局域相互作用驱动。
• 仅凭几何推理即可解释尺度不变塑性行为的出现。
• 计算建模证实了塑性变形存在临界阈值。
• 该模型与低温下金属塑性的实验观测结果一致。
• 该机制为无加工硬化情况下的大塑性应变突然出现提供了统一解释。