泡沫金属微细结构的蒙卡模拟

目前广泛应用的发泡法和熔模铸造法,所制备的泡沫金属体内某一位置是空隙还是实体材料,有一定的随机性.文中设计与泡沫金属制备工艺过程特点相应的蒙卡方法,得到相应的模拟试件,然后以数值实验的方法,分析其力学性能特别是力学性能的分散性.简略的模拟结果显示,在组分材料相同、孔隙率相同的条件下,不同的制备工艺过程得到的泡沫金属的微观组织结构及相应的力学性能可表现出明显的不同.     

弹塑性材料的结构拓扑优化

将渐近结构优化法(ESO法)从弹性材料拓展到弹塑性材料的结构拓扑优化,建立了考虑应力约束和材料弹塑性变形的结构拓扑优化模型。采用Ansys软件的APDL功能编程实现了相应的优化设计,给出了弹性优化和弹塑性优化的对比算例。基于算例结果对比分析表明:在相同设计域和载荷条件下,弹塑性材料的结构拓扑优化构型与线弹性材料的明显不同;无论是弹性还是弹塑性结构拓扑优化,材料用量W都随优化结构的应力约束系数β增大而减少,且在W-β曲线上存在一个对应于结构弹性极限状态的转折点,在该点临近,右侧曲线变化率(取绝对值)比左侧的大很多,充分显示了进行考虑材料弹塑性性质的结构拓扑优化对于节约材料非常有意义。     

点缺陷类型和浓度对α-Fe塑性变形行为影响的分子动力学模拟

为了深入认识点缺陷对α-Fe塑性变形行为的影响，建立含点缺陷的α-Fe试样计算模型，以点缺陷的原子浓度为变量，开展试样单轴拉伸的分子动力学模拟。研究结果表明：在相同的缺陷浓度下，不同类型的点缺陷导致的晶格畸变程度不同，因而试样发生塑性变形的难易程度就不同，其中自间隙Fe原子导致的晶格畸变程度比空位大，相应试样更容易发生塑性变形；试样的塑性变形机制随点缺陷类型和浓度而变化，进而使试样的应力-应变曲线特征发生显著变化；对于本模拟中各浓度含空位的试样，或含较低浓度自间隙Fe原子或Frenkel缺陷的试样，塑性变形表现为拉伸应力诱发的相变和位错滑移混合的机制；对于含较高浓度自间隙Fe原子或Frenkel缺陷的试样，塑性变形以位错滑移和非晶化塑性变形为主且伴随有相变。本文的研究加深了有关点缺陷对金属变形机制影响的认识，为后续分析多晶α-Fe材料的物理和力学性质奠定了有益的基础。