Головнева Е.И.   Головнев И.Ф.  

Исследование влияния дефектов на поглощение энергии системой при циклической нагрузке

Докладчик: Головнева Е.И.

В работе проведено сравнение поглощения энергии бездефектным и аморфизированным наностержнями при циклической нагрузке. Бездефектный наностержень моделировался как медный прямоугольный параллелепипед размером nx*ny*nz=50*5*5 кристаллических ячеек вдоль соответствующих осей координат, использована ГЦК-структура. Аморфизированная система получена посредством ударного импульсного воздействия на вышеописанный наностержень. Расчеты выполнены с помощью молекулярно-динамического моделирования. Взаимодействие атомов меди описывается с помощью потенциала, полученного по методу внедренного атома. Циклическая нагрузка моделируется периодическим смещением подвижного зажима вдоль оси X. Расчеты проведены для максимального смещения зажима от положения равновесия, соответствующего относительной деформации, равной 0.3%. Частоты варьировались от 0.085 ТГц до 10 ТГц.
Для анализа изменения кристаллической структуры проведен анализ ближайших соседей с помощью программы визуализации ovito http://ovito.org/ .  Выявлено, что в аморфизированной системе изначально есть около 30% атомов, составляющих ГПУ-кристаллическую решетку.
При частоте, равной собственной частоте колебаний идеального нано-размерного стержня, энергия циклической нагрузки сильнее поглощается именно идеальной системой. И разрушения не происходит вплоть до 500 пс моделируемого времени процесса как в идеальной, так и в аморфизированной системах.
Увеличение частоты циклической нагрузки привело тому, что аморфизированный наностержень начал сильнее поглощать энергию внешнего воздействия. Общий тип разрушения при равных параметрах циклической нагрузки совпадает для обеих сравниваемых систем.
Выводы:
- Признаком необратимого изменения кристаллической структуры в физической системе, отличной от идеального наноразмерного кристалла, может служить, как резкий рост максимальной дисперсии атомных плоскостей, так и резкий рост приращения максимальной дисперсии атомных плоскостей (разница между значение этого параметра в текущий момент времени и его значением в этой же системе до подачи внешней нагрузки).
- Общее поведение исследуемых систем при циклической нагрузке больше зависит от параметров циклической нагрузки, чем от кристаллической структуры и размера объекта.
- При циклической нагрузке, моделируемой с помощью периодического смещения подвижного зажима, частота оказывает решающее воздействие на результаты.

Работа выполнена при поддержке РФФИ № 17-01-00068 А.


К списку докладов