The work is devoted to study of influence of microstructure on plasticity and spall strength under high strain-rate loading. Molecular dynamics simulations are carried out for aluminum described within embedded atom method. The mechanisms of nucleation and growth of dislocation loops are studied in cases of several loading conditions. Corresponding threshold shear stresses are evaluated as a function of temperature. Simulations of triaxial deformation, corresponding to stretching in rarefaction waves, and the following fracture is presented for single crystal with different defects (dislocations, stacking faults, voids) and for polycrystal. Provided reaching the melting curve the melting starts in polycrystal at grain boundaries and voids arise in liquid phase. The single crystal behaves in a different way. Considerable overheating is observed even in the presence of stacking faults and dislocations. Melting rate depends on temperature and the fracture can start in solid or liquid phase.
В работе рассмотрено влияние микроструктуры на пластичность и прочность. Молекулярно-динамические расчеты проведены на примере алюминия, межатомное взаимодействие в котором рассчитывается методом погруженного атома. Исследованы механизмы возникновения и роста дислокационных петель при нескольких способах деформации, определены соответствующие критические сдвиговые напряжения. Сделан вывод, что возрастание плотности дислокаций в алюминии при высокоскоростном деформировании обусловлено не зарождением дислокаций, а размножением их на источниках Франка − Рида, таким образом, скорость зарождения контролируется скоростью движения дислокаций. При рассмотрении процессов разрушения проанализирована зависимость механизмов разрушения и откольной прочности от температуры. При повышенных температурах в процессе растяжения может быть достигнута линия плавления. Наличие дефектов в таком случае инициирует плавление, и разрушение происходит уже в жидкой фазе. Наиболее интенсивно плавление начинается у границ зерен, для монокристаллов же, даже в присутствии дефектов типа полостей и дислокационных петель, достигается заметный перегрев твердой фазы.
молекулярно-динамическое моделирование, динамическая пластичность, сдвиговое напряжение, плавление, дислокационные петли
