考虑压头尺寸效应的铝薄膜纳米压痕多尺度模拟

摘要

采用多尺度准连续介质法分别模拟六种不同压头宽度下,铝薄膜纳米压痕初始塑性变形过程.在弹性变形阶段,矩形压头的宽度越大,对应载荷-位移曲线的斜率越大,此时铝薄膜加载越困难.随着矩形压头宽度的不断增加,铝薄膜发生塑性变形所需的临界载荷越大,铝薄膜的纳米硬度呈现不断减小的趋势,铝薄膜呈现出明显的尺寸效应.铝薄膜中位错在压头两端正下方远离表面的地方形核,形成的全位错会迅速分解为两个Shockley分位错,压头宽度越大,分位错之间的距离越大.