三维弹性各向异性多层材料中位错环与界面相互作用研究

摘要

以三维弹性各向异性均匀介质中位错环的弹性场的最新研究成果为依托，本文研究了双材料中位错环与界面间的相互作用，提出了一种简化的包含位错的三层材料模型，并对三层材料中位错环与两个界面的相互作用进行了研究。本文主要做了以下两部分的工作： 1.对三角形位错环在弹性各向异性双材料中产生的位移场和应力场进行了推导，基于推导的结果编写MATLAB程序，得到位错环在双材料空间中任意一点的应力场的数值解。在ABAQ US中建立不包含位错环的宏观模型，模型表面作为自由面应力为零，而位错环在表面的总应力是位错环在该位置产生的应力场和像应力场的叠加，此时像应力场为位错环产生的应力场的相反数，因此位错环产生的弹性场可以用像应力衍生出来的镜像力来模拟。进而对位错环与界面间的相互作用进行研究，本文将考虑材料厚度、位错环的大小、位错环与界面间的距离以及晶体方位变化，对界面处的应力和位移的影响。 2.对三角形位错环在弹性各向异性单一材料在全空间中产生的位移场和应力场进行了推导，基于推导的结果编写MATLAB程序，建立ABAQUS模型，可以用类似的方法可以模拟单层材料中位错环产生的弹性场。结合本文提出的位错环放在中间层的三层材料简化模型，对单层材料模型进行处理得到体积力，将体积力作为载荷施加到三层材料模型上，可以模拟出三层材料中位错的弹性场，进而研究位错环与两个界面的相互作用。本文的简化模型是基于Giessen和Needleman的叠加方案得到的，该方案适用于更多层材料以及多层材料中包含位错环的情况。

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