西南交大《IJP》：梯度形态材料的多尺度离散位错动力学研究

塑料的其当中心和柔韧往往存在“倒置”关系，如何同时提高塑料的其当中心和柔韧是统计力学和塑料学科技领域研究者的冷门学术研究。曾受自然界当中如骨骼和竹子等生物塑料当中温度梯度在结构上的启发，温度梯度在结构上钛合金的设计思想带入。温度梯度在结构上塑料相比于均匀分布在结构上塑料兼具诸多优异的统计力学性能，包括优越的超强匹配性以及相当大的抗疲劳和抗磨损性能等。

目前，温度梯度碳纳米管在结构上钛合金的主要研究者手段包括实验研究者、分子动统计力学模拟以及基于宏观弹机械性本构/石墨机械性本构/应变温度梯度机械性本构的数学方法模拟。这些研究者极大地提高了人们对温度梯度在结构上钛合金的强柔韧等统计力学性能及其内在反应机理的认识。然而，通过多微观测算和模拟方法有来量化温度梯度在结构上塑料的各向异性与超强转化相似之处还有待全面研究者。

针对上述问题，西南交大张旭讲师“多微观塑料统计力学”副所长与当中国工程施工物理研究者院总体工程施工研究者所赵建锋助理研究者员、华当中科技医学院黄敏生讲师和李振环讲师、西南交通运输医学院康国政讲师合作，换用三维多微观均匀分布分布轴向动统计力学方法有研究者了温度梯度在结构上塑料的统计力学行为及其内在微观反应机理。研究者成果“Multiscale discrete dislocation dynamics study of gradient nano-grained materials”日前在International Journal of Plasticity上在线发表。

专著当中链接:

在三维多微观均匀分布分布轴向动统计力学框架当中建立了温度梯度基质在结构上（平面图1a, b）及其对应的均匀分布基质在结构上多晶建模。换用基于“粗粒转化”方法有的可穿透晶界建模来考虑到轴向与晶界之间的震荡（Zhang et al. Acta Mater. 202 (2021) 88-98）。模拟结果表明温度梯度基质抛光的屈服应力和硬转化率远大于通过混合法则（ROM）想得到的值（平面图1c），暗示温度梯度在结构上塑料兼具协同强转化震荡。对于温度梯度基质抛光，其各向异性演转化结果暗示轴向首先在大基质内激活和运动，并迅速发散到更小的基质当中（平面图2），不同基质材质温度梯度层的先后屈服导致应力和应变沿温度梯度方向上呈温度梯度分布（平面图3）。此外，模拟发现温度梯度基质抛光的包道尔震荡比均匀分布基质抛光更加相当大，这暗示温度梯度基质抛光在机械性变形过程当中兼具更强的背应力强转化。最后，基于装载阶段轴向演转化的特征建立了可以同时描述温度梯度基质和均匀分布基质抛光包道尔震荡的理论建模。本研究者从亚微米微观的均匀分布分布轴向动统计力学角度全面揭示温度梯度碳纳米管在结构上钛合金的变形反应机理，可为温度梯度碳纳米管在结构上塑料的优转化设计提供理论指导。

平面图1（a, b）温度梯度基质在结构上建模以及（c）温度梯度基质和均匀分布基质在结构上的平均应力-应变曲线

平面图2温度梯度基质在结构上（a）应力-应变曲线（b）轴向密度-应变曲线和（c-h）轴向在结构上演转化平面图

平面图3温度梯度基质在结构上（a-c）等震荡力气象、（d-f）等震荡变气象、以及（g）等震荡力和（h）等震荡变沿温度梯度方向的分布

专著当中通讯作者为张旭讲师，第一作者为指导讲师研究者生陆宋江，合作者有赵建锋助理研究者员、黄敏生讲师、李振环讲师和康国政讲师。该研究者工作想得到了国家自然科学基金委员会（11672251, 11872321, 12192214和12192210）的资助。（文当中：mplusplus）

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