非均质材料中位错演化的理论和计算研究

摘要

非均质材料包括薄膜基底材料、多相合金材料等在微机电系统、航空发动机等领域广泛应用.位错在非均质材料中的行为直接影响材料力学性能和器件可靠性,然而材料表界面与位错之间的复杂相互作用给研究带来了挑战.本文基于相场法的思想,建立了基于晶体塑性理论的连续化位错模型,研究位错在非均质材料中的行为.与传统的晶体塑性理论相比,该模型中每个滑移系的塑性剪切量由独立的连续光滑场函数来描述,而每个场函数的演化通过G-L方程实现.它的优点是可以在一个统一的连续力学框架下自动考虑位错之间以及位错与表界面之间的相互作用.借助这个新的模型,可以很好地捕捉位错在表界面附近的应力场和变形场信息,同时可以很好地描述位错在非均质材料中的演化过程.