位错密度梯度结构Cu单晶微柱压缩的三维离散位错动力学模拟

熊健¹，魏德安¹，陆宋江¹，阚前华¹，康国政¹，张旭^1,2

1. 西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室2. 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室

摘 要：采用离散位错动力学模拟了位错密度梯度结构Cu单晶微柱的压缩过程,分析了加载方向垂直于位错密度梯度方向和平行于位错密度梯度方向对微柱压缩各向异性响应的影响。压缩应力-应变响应结果表明:加载方向平行于位错密度梯度方向时,弹-塑性转变的临界应力更高,但应变较大时的塑性流动应力不受加载方向的影响。进一步分析塑性应变和位错密度的空间分布和时间演化表明:当加载方向垂直于位错密度梯度方向时,位错密度最低区的位错源首先激活,随后位错密度更高区的位错源激活,整个变形过程伴随多个滑移带产生,整体模型的变形更加均匀;当加载方向平行于位错密度梯度方向时,位错源的开动首先在模型的中间层发生,然后向两端扩展,整个模型的塑性变形主要集中在一个滑移带。

关键词：微柱压缩;离散位错动力学;位错密度梯度;塑性变形;加载方向;