Model of Void Formation on Wedge Disclination

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

A model of voids formation during plastic deformation is proposed, based on the concept of crack formation in the field of elastic stresses of a negative disclination and its subsequent blunting due to accommodative plastic deformation. A detailed analysis of the main characteristics of a disclination crack is carried out. Analytical expressions are obtained for the stress intensity factors at its tips, the distribution of the Burgers vector density and the profile of its opening depending on the material parameters and disclination characteristics. The stability conditions of a symmetric microcrack with a disclination located in its center are investigated. For this configuration of defects, the dependence of the value of plastic crack opening on the disclination strength, the elastic field screening radius and the mechanical constants of the material is obtained.

Негізгі сөздер

Авторлар туралы

V. Perevezentsev

Federal Research Center Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: v.n.perevezentsev@gmail.com
Nizhny Novgorod, 603024 Russia

S. Kirikov

Federal Research Center Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: ksv.kirikov@yandex.ru
Nizhny Novgorod, 603024 Russia

A. Pupynin

Federal Research Center Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: pupynin.as@gmail.com
Nizhny Novgorod, 603024 Russia

Әдебиет тізімі

  1. Wilsdorf H.G.F. The ductile fracture of metals: a microstructural viewpoint // Mater. Sci. Eng. 1983. V. 59. P. 1–39.
  2. https://doi.org/10.1016/0025-5416(83)90085-X
  3. Wilsdorf H.G.F. The role of glide and twinning in the final separation of ruptured gold crystals // Acta Metall. 1982. V. 30. 1247–1258.
  4. https://doi.org/10.1016/0001-6160(82)90021-9
  5. Gardner R.N., Pollock T.C., Wilsdorf H.G.F. Crack initiation at dislocation cell boundaries in the ductile fracture of metals // Mater. Sci. Eng. 1977. V. 29. P. 169–174. https://doi.org/10.1016/0025-5416(77)90123-9
  6. Pollock T.C., Wilsdorf H.G.F. Beryllium fracture observed by in situ high voltage electron microscopy // Mater. Sci. Eng. 1983. V. 61. P. 7–15.
  7. https://doi.org/10.1016/0025- 5416(83)90120-9
  8. Gardner R.N., Wilsdorf H.G.F. Ductile fracture initiation in pure α-Fe: Part I. Macroscopic observations of the deformation history and failure of crystals // Metall. Trans. A. 1980. V. 11. P. 653–658.
  9. https://doi.org/10.1007/BF02670703
  10. Gardner R.N., Wilsdorf H.G.F. Ductile fracture initiation in pure α-Fe: Part II. Microscopic observations of an initiation mechanism // Metall. Trans. A. 1980. V. 11. P. 659–669.
  11. https://doi.org/10.1007/BF02670704
  12. Furukimi O., Kiattisaksri C., Takeda Y., Aramaki M., Oue S., Munetoh S., Tanaka M. Void nucleation behavior of singlecrystal high-purity iron specimens subjected to tensile deformation // Mater. Sci. Eng. 2017. V. 701. P. 221–225.
  13. https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.06.084
  14. Lim H., Noell P.J., Carroll J.D. Crystallographic orientation dependent fracture behavior in tantalum single crystals // Scr. Mater. 2021. V. 191. P. 76–80.
  15. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.09.017.
  16. Noell P.J., Carroll J.D., Hattar K., Clark B., Boyce B. Do voids nucleate at grain boundaries during ductile rupture? // Acta Mater. 2017. V. 137. P. 103–114.
  17. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.07.004
  18. Noell P.J., Sills R.B., Boyce B.L. Suppression of Void Nucleation in High-Purity Aluminum via Dynamic Recrystallization // Metall. Mater. Trans. A. 2020. V. 51. P. 154–166.
  19. https://doi.org/10.1007/s11661-019-05457-w
  20. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. Москва: Металлургия, 1986. 224 с.
  21. Zisman A.A., Rybin V.V. Basic configurations of interfacial and junction defects induced in a polycrystal by deformation of grains // Acta Mater. 1996. V. 44. P. 403–407.
  22. https://doi.org/10.1016/1359- 6454(95)00155-8
  23. Romanov A.E., Kolesnikova A.L. Application of disclination concept to solid structures // Progr. Mater. Sci. 2009. V. 54. P. 740–769.
  24. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2009.03.002
  25. Liu Q., Hansen N. Micro structural study of deformation in grain boundary region during plastic deformation of polycrystalline aluminium // Mater. Sci. Eng. A. 1997. V. 234. P. 672–675.
  26. https://doi.org/10.1016/S0921- 5093(97)00300-6
  27. Рыбин В.В., Перевезенцев В.Н., Кириков С.В. Формирование оборванных дислокационных границ деформационного происхождения на фасетированных границах зерен // ФММ. 2018. Т. 119. С. 444–452 (2018).
  28. https://doi.org/10.7868/S0015323018050029
  29. Noell P.J., Sabisch J.E., Medlin D.L., Boyce B.L. Nanoscale conditions for ductile void nucleation in copper: Vacancy condensation and the growthlimited microstructural state // Acta Mater. 2020. V. 184. P. 211–224. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.11.022
  30. Михайлин А.И., Романов А.Е. Аморфизация ядра дисклинации // ФТТ. 1986. Т. 28. №. 2. С. 601–603.
  31. Романов А.Е., Самсонидзе Г.Г. Диффузия в упругом поле клиновой дисклинации // ПЖТФ. 1988. Т. 14. № 14. С. 1339–1342.
  32. Marian J., Knap J., Ortiz M. Nanovoid cavitation by dislocation emission in aluminum // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 93. P. 165503.
  33. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.165503
  34. Lubarda V.A., Schneider M.S., Calantar D.H., Remington B.A., Meyers M.A. Void growth by dislocation emission // Acta Mater. 2004. V. 52. P. 1397–1408. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2003.11.022
  35. Traiviratana S., Bringa E.M., Benson D.J., Meyers M.A. Void growth in metals: Atomistic calculations // Acta Mater. 2008. V. 56. P. 3874–3886.
  36. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2008.03.047
  37. Bringa E.M., Traiviratana S., Meyers M.A. Void initiation in fcc metals: Effect of loading orientation and nanocrystalline effects // Acta Mater. 2010. V. 58. P. 4458–4477.
  38. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2010.04.043
  39. Sills R.B., Boyce B.L. Void growth by dislocation adsorption // Mater. Res. Lett. 2020. V. 8. P. 103–109. https://doi.org/10.1080/21663831.2019.1702114
  40. Bulatov V.V., Wolfer W.G., Kumar M. Shear impossibility: Comments on ‘Void growth by dislocation emission’ and ‘Void growth in metals: Atomistic calculations’ // Scr. Mater. 2010. V. 63. P. 144–147.
  41. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2010.03.001
  42. Nguyen L.D., Warner D.H. Improbability of void growth in aluminum via dislocation nucleation under typical laboratory conditions // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 108. P. 035501.
  43. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.035501
  44. Gutkin M.Y., Ovid’ko I.A. Disclinations, amorphization and microcrack generation at grain boundary junctions in polycrystalline solids // Phil. Mag. A. 1994. V. 70. P. 561–575.
  45. https://doi.org/10.1080/01418619408242248
  46. Zhou K., Nazarov A.A., Wu M.S. Continuum and atomistic studies of a disclinated crack in a bicrystalline nanowire // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. P. 045410. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.045410
  47. Wu M.S., Zhou K., Nazarov A.A. Stability and relaxation mechanisms of a wedge disclination in an HCP bicrystalline nanowire // Modell. Sim. Mater. Sci. Eng. 2006. V. 14. P. 647.
  48. https://doi.org/10.1088/09650393/14/4/008
  49. Wu M.S., Zhou K., Nazarov A.A. Crack nucleation at disclinated triple junctions // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 134105.
  50. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.134105
  51. Wu M.S., Zhou K., Nazarov A.A., Lim B.K. Atomistic simulations of disclinated cracks at triple junctions in nanocrystalline metals // Вопр. материловед. 2007. № 4(52). С. 240–245.
  52. Nazarov A.A., Wu M.S., Zhou H. Computer simulation of crack formation in a nickel bicrystal nanowire containing a wedge disclination // Phys. Met. Metall. 2007. V. 104. P. 274–280.
  53. https://doi.org/10.1134/S0031918X07090098
  54. Ovid’ko I.A., Sheinerman A.G. Nanocrack generation at dislocation-disclination configurations in nanocrystalline metals and ceramics // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. P. 054109.
  55. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.77.054109
  56. Kirikov S.V., Perevezentsev V.N., Pupynin A.S. On Crack Initiation Near Stress Sources with Weak Divergences // Phys. Metals and Metall. 2023. V. 124. P. 831–838. https://doi.org/10.1134/S0031918X23601257
  57. Kirikov S.V., Perevezentsev V.N. Analysis of the conditions for the existence of stable microcracks in an elastic stress field from a rotational-shear mesodefect // Lett. Mater. 2021. V. 11(1). P. 50–54.
  58. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-1-50-54
  59. Kirikov S.V., Perevezentsev V.N., Pupynin A.S. Features of crack propagation in the elastic field of wedge disclination combined with edge superdislocation // Lett. Mater. 2024. V. 14(4). P. 394–398.
  60. https://doi.org/10.48612/letters/2024-4-394-398
  61. Wu M.S., Zhou H. Analysis of a crack in a disclinated cylinder // Int. J. Fract. 1996. V. 82. P. 381–399. https://doi.org/10.1007/BF00013240
  62. Luo J., Zhou K., Xiao Z.M. Stress investigation on a Griffith crack initiated from an eccentric disclination in a cylinder // Acta Mech. 2009. V. 202. P. 65–77. https://doi.org/10.1007/s00707-008-0010-1
  63. Luo J., Xiao Z.M., Zhou K. Stress analysis on a Zener crack nucleation from an eccentric wedge disclination in a cylinder // Int. J. Eng. Sci. 2009. V. 47. P. 811–820. https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2009.05.006
  64. Zhao Y., Fang Q., Liu Y., Jiang C. Shielding effects of disclinations on the elliptical blunt crack // Int. J. Eng. Sci. 2013. V. 70. P. 91–101.
  65. https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2013.05.002
  66. Wu M.S. Characteristics of a disclinated Zener crack with cohesive end zones // Int. J. Eng. Sci. 2001. V. 39. P. 1459–1485.
  67. https://doi.org/10.1016/S0020-7225(00)00086-0
  68. Wu M.S. Characteristics of a Zener crack wedged open by a disclination dipole // Solid State Phen. 2002. V. 87. P. 277–300.
  69. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.87.277
  70. Paris P.C., Sih G.C. Stress Analysis of Cracks / in Fracture Toughness Testing and its Applications. ASTM STP. 1965. V. 381. P. 30–81.
  71. Лихачев В.А., Хайров Р.Ю. Введение в теорию дисклинаций. Ленинград: Изд-во Ленингр. ун-та, 1975. 183 с.
  72. Weertman J. Dislocation based fracture mechanics. World Scientific, 1996. 524 p.
  73. Калиткин Н.Н., Альшин А.Б., Альшина Е.А., Рогов Б.В. Вычисления на квазиравномерных сетках. Москва: Физматлит, 2005. 224 с.
  74. Anderson T.L. Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications. CRC Press, 2005.
  75. https://doi.org/10.1201/9781420058215

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».