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[微观组织演化模块] 金属材料中位错的有限元模拟

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发表于 2008-1-10 09:00:54 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 黑龙江哈尔滨
我期望利用有限元模拟金属材料中位错在塑性变形过程中的行为变化,但想了好长时间还是确定不下来应该建立什么样的模型?

我初步的想法是建立一个晶格,但是位错应该用什么样的形式(线,还是圆圈相连?)并且用什么样的方法插进去呢?
它与整体的材料属性又怎样进行区分呢?

大家有什么想法,交流一下!
发表于 2008-1-10 23:24:33 | 显示全部楼层 来自 美国
Simdroid开发平台
我建议你重新评估一下自己的想法。首先,有限元只是合于介观尺度的数值模拟。而位错是小于纳米尺度的缺陷。除非利用多尺度模拟,否则可以放弃有限元。现今,最流行的是disloaction dynamics simulation, 其中主要利用到mura构造的格林函数。当然还有将有限元
和上面方法相结合的多尺度方法(可搜寻lawrence berkeley national lab的工作)。当然有人用
molecular dynamics simulation,但是所能模拟的块状体积较小。最出色的工作是近年来brown university 的 Dr. William Curtin 在二维情况下将有限元和分子动力学模拟成功地结合起来,初步地实现了多尺度下材料塑性变形地模拟。感兴趣地可以参考他最近在nature materials上的文章。至于细节要追溯他前几年的文章。

总之,单纯的有限元是不可行的。不要浪费时间去一个人空想,文献调研应该是必不可少的。

话比较直率,可能比较冲耳,希望对你有所帮助。

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 楼主| 发表于 2008-1-11 08:10:44 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨

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谢谢oasis_luo的建议!
可能我讲的不是很清楚,因为对有限元的认识还不是很到位!
我的课题主要是做位错,现在的精力则集中在如何利用软件来进行模拟塑性变形过程中位错滑移系的开动及其它的变形行为。
这个论坛中有晶体塑性有限元方面的,http://www.simwe.com/forum/viewt ... 7%CC%E5%CB%DC%D0%D4
——这里面有张模拟出的位错图片!
oasis_luo能帮看一下吗?
我不知晶体塑性有限元可否做这方面的工作!
谢谢大家分享建议!
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发表于 2008-1-11 22:55:53 | 显示全部楼层 来自 美国
谢谢你的链接。很欣慰国内终于有人可以在这方面紧跟国际研究的前沿。你提出的想法以及链接中的工作,在美国有一些人在做。有几个在ucla和lawrence berkeley national lab的课题组在做这个问题。因为我自己不做这方面,所以没有跟踪他们的文献。前年我参加美国材料大会,有一个分会场专门讨论多尺度下位错在变形中的动力学。你可以在goole中搜寻discret edisloaction dynamics (DDD) simulation和finite element simulation,相信你能找到不少的参考文献。就我所知数学上位错的应力场是用mura的格林函数来描述的。如何将这个格林函数引入离散的数值计算,我不是很清楚。格林函数的形式可以在mura的micromechanics中找到。网上有该书的电子版。不过这个课题可能需要比较多的数学知识,你要有心里准备。你可以参考这篇文章以及其中的文献:A Multiscale Model of Plasticity Based on Discrete Dislocation Dynamics,Journal of Engineering Materials and Technology 。当然这篇不一定很经典。
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 楼主| 发表于 2008-1-15 15:51:54 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨

回复 4# 的帖子

谢谢oasis_luo!
还有半年的时间就要毕业了,不知自己能做到什么程度!
不过我会努力做好,并且常来论坛跟大家进行交流的!非常感谢大家分享自己的想法!
:)

[ 本帖最后由 yueyang 于 2008-1-15 15:54 编辑 ]
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发表于 2008-2-4 17:10:16 | 显示全部楼层 来自 上海
位错有限元模拟在仿真技术上是可行的,但它有个前提就是介质必须是线弹性的。具体有限元方法,可以通过类似叠加方法处理,原理上并不难。

欣慰遇到两位同行,开心——
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发表于 2008-2-5 16:53:12 | 显示全部楼层 来自 日本
Finite element analysis of crystal slip may date back to early 70s of last century, mainly due to Japanese researchers. It has been greatly developed by Asaro et al in the mid of last 80s. Different from the discret edisloaction dynamics, they build the relation between dislocation slip the the stiff matrix in finite element method. Recent relevent reseaches seems focus on the geometricaly neceesary dislocation and nonlocal behaviors of crytal behaviors. There are vast documents availuble.
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发表于 2008-2-6 13:21:53 | 显示全部楼层 来自 上海
离散位错动力学DDD方法只是提供了一套数值模拟思维模式,要解决较复杂的问题比较稚嫩;而几何必须位错GND是材料科学家们提出来的一个思路,但在实际问题中有很大不足。位错概念牵连面很广,涉及数学、力学、物理、材料等领域,model是很多的,管用的极少。对于有志于此领域发展的朋友,一定要选好切入点并坚持下去,不要盲目跟风或半途而废。

个人建议,仅供参考!
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发表于 2008-2-20 11:28:29 | 显示全部楼层 来自 辽宁沈阳
酒逢知己千杯少,话不投机半句多!
我只有在这儿祝福你们越做越好!
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发表于 2008-3-11 16:36:05 | 显示全部楼层 来自 山东济南
:P :P :P
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发表于 2008-7-31 09:25:02 | 显示全部楼层 来自 吉林长春
支持二楼兄弟的说法,有限元不适合用于模拟微观的力学行为。
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发表于 2009-12-12 10:55:47 | 显示全部楼层 来自 广东深圳
有限元模拟位错运动是困难的。
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发表于 2012-5-29 22:20:02 | 显示全部楼层 来自 湖南长沙
学习学习
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发表于 2013-9-11 20:58:02 | 显示全部楼层 来自 四川绵阳
我也在思考如何将宏观的力学行为与材料的微观演变联系起来,希望能与各位同行共同切磋。
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发表于 2016-6-26 15:42:13 | 显示全部楼层 来自 浙江
最近也在做多尺度下的晶体塑性有限元分析,可以交流交流
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