金属学报  2005, Vol. 41 Issue (1): 9-

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铜单晶循环变形饱和阶段疲劳裂纹萌生及表面区域内应力分布的模拟

杨继红 张新平 Y. W. Mai 李勇

沈阳师范大学物理科学与技术学院; 沈阳110034

Simulation Of Internal~ Stresses~ Near The Surface And Fatigue Crack Nucleation For A Copper Single Crystal In Cyclic Deformation Saturation Stage

YANG Jihong; ZHANG Xinping; Y. W. MAI; LI Yong

College of Physics and Technology; Shenyang Normal University; Shenyang 110034

杨继红; 张新平; Y.W.Mai; 李勇 . 铜单晶循环变形饱和阶段疲劳裂纹萌生及表面区域内应力分布的模拟[J]. 金属学报, 2005, 41(1): 9-.
, , , . Simulation Of Internal~ Stresses~ Near The Surface And Fatigue Crack Nucleation For A Copper Single Crystal In Cyclic Deformation Saturation Stage[J]. Acta Metall Sin, 2005, 41(1): 9-.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(392 KB)   摘要: 利用扫描电镜电子通道衬度(SEM--ECC)技术观察了循环变形饱和阶段Cu单晶样品中近表面区域的位错微结构. 在样品边缘一些条带状或斑点状呈黑色的位错组织区, 利用离散位错动力学方法模拟了该区的位错微观结构, 并计算了与此位错微结构相对应的内应力分布. 模拟和计算结果表明, 黑色区是内应力出现最大值区,即应力集中区, 它与驻留滑移带(PSB)中的不均匀变形有关,是疲劳裂纹萌生最可能的位置.模拟和计算结果很好地解释了这一现象. 关键词 ： Cu,  单晶,  循环变形,  疲劳裂纹萌生     Abstract：SEM--ECC technique was employed to observe and characterize the dislocation microstructures during the saturation stage of cyclic deformations in a copper single crystal. Some band--like or spot--like dark zones were found in the dislocation microstructures, which located either at the edge region of the deformed specimen or at the interface between the dislocation matrix and the PSB. To interpret the experiment results, the near surface dislocation microstructure were simulated and the internal stress distributions induced by those dislocations were calculated by using discrete dislocation dynamics method. The simulation results show that near the free surface region, the maximum internal stresses or stress concentration appear at the dark zones which correspond to the interfaces between the PSB and the dislocation matrix or the PSB--matrix--surface interfaces, meaning that fatigue cracks initiate preferentially at these dark zones. The simulated results can well explain the observated ones. Key words： copper single crystal    cyclic deformation    crack nucleation 收稿日期: 2004-01-07      ZTFLH:  TB111.8   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 杨继红 张新平 Y.W.Mai 李勇 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2005/V41/I1/9 [1] Suresh S. Fatigue of Materials. UK, Cambridge: Cambridge University Press, 1998: 132 [2] Miller K J, de Los Rios E R. Short Fatigue Crack. London: European Structural Integrity Society Publication,1992: 55 [3] Zhang X P, Wang C H, Chen W, Ye L, Mai Y W. ScrMater, 2001; 44: 2443 [4] Lukas P, Kunz L. Mater Sci Eng, 2001; A 314: 7 [5] Forsyth P J E. Nature, 1953; 171: 172 [6] Katigirl K, Omura A, Koyanagi K, Awatani J, ShiraishiT, Kaneshiro H. Metall Trans, 1977; 8 A: 1769 [7] Basinski Z S, Pascual R, Basinski S J. Ada Metall, 1983;31: 591 [8] Hunsche A, Neumann P. Acta Metall, 1986; 34: 207 [9] Ma B T, Laird C. Acta Metall, 1989; 37: 325 [10] Antonopoulos J G, Brown L M, Winter A T. Philos Mag,1976; 34: 549 [11] Essmann U, Gosele U, Mughrabi H. Philos Mag, 1981; 44A: 405 [12] Tanaka K, Mura T. J Appl Mech, 1981; 48: 97 [13] Sauzay M, Gilormini P. Fati Frac Eng Mater Struct, 2000;23: 573 [14] Repetto E A, Ortiz M. Acta Mater, 1997; 45: 2577 [15] Yang J H, Li Y, Li S X, Ma C X, Li G Y. Mater Sci Eng,2001; 299 A: 51 [16] Yang J H, Li Y, Cai Z, Li S X, Ma C X, Han E H, Ke W.Mater Sci Eng, 2003; 345 A: 164 [17] Li S X, Li Y, Li G Y, Yang J H. Philos Mag, 2002; 82A:867 [18] Yang S H. Principle of Dislocation Theory in Crystals. 2nd ed, Beijing: Science Press, 1998: 81(杨顺华.晶体位错理论基础(第一卷).第2版,北京:科学出版社,1998:81) [19] Mughrabi H. Mater Sci Eng, 2001; 309-310 A: 237 [20] Holzwarth U, Essmann U. Appl Phys, 1993; 57 A: 1319 [1] 李嘉荣, 董建民, 韩梅, 刘世忠. 吹砂对DD6单晶高温合金表面完整性和高周疲劳强度的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1201-1208. [2] 赵鹏, 谢光, 段慧超, 张健, 杜奎. 两种高代次镍基单晶高温合金热机械疲劳中的再结晶行为[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1221-1229. [3] 张健, 王莉, 谢光, 王栋, 申健, 卢玉章, 黄亚奇, 李亚微. 镍基单晶高温合金的研发进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1109-1124. [4] 卢楠楠, 郭以沫, 杨树林, 梁静静, 周亦胄, 孙晓峰, 李金国. 激光增材修复单晶高温合金的热裂纹形成机制[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1243-1252. [5] 王宗谱, 王卫国, Rohrer Gregory S, 陈松, 洪丽华, 林燕, 冯小铮, 任帅, 周邦新. 不同温度轧制Al-Zn-Mg-Cu合金再结晶后的{111}/{111}近奇异晶界[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 947-960. [6] 张禄, 余志伟, 张磊成, 江荣, 宋迎东. GH4169高温合金热机械疲劳循环损伤机理及数值模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 871-883. [7] 吴东江, 刘德华, 张子傲, 张逸伦, 牛方勇, 马广义. 电弧增材制造2024铝合金的微观组织与力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 767-776. [8] 刘满平, 薛周磊, 彭振, 陈昱林, 丁立鹏, 贾志宏. 后时效对超细晶6061铝合金微观结构与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 657-667. [9] 王寒玉, 李彩, 赵璨, 曾涛, 王祖敏, 黄远. 基于纳米活性结构的不互溶W-Cu体系直接合金化及其热力学机制[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 679-692. [10] 许林杰, 刘徽, 任玲, 杨柯. Cu对Ni-Ti合金抗支架内再狭窄与耐蚀性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(4): 577-584. [11] 万涛, 程钊, 卢磊. 组元占比对层状纳米孪晶Cu力学行为的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(4): 567-576. [12] 王迪, 贺莉丽, 王栋, 王莉, 张思倩, 董加胜, 陈立佳, 张健. Pt-Al涂层对DD413合金高温拉伸性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(3): 424-434. [13] 张子轩, 于金江, 刘金来. 镍基单晶高温合金DD432的持久性能各向异性[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1559-1567. [14] 苏震奇, 张丛江, 袁笑坦, 胡兴金, 芦可可, 任维丽, 丁彪, 郑天祥, 沈喆, 钟云波, 王晖, 王秋良. 纵向静磁场下单晶高温合金定向凝固籽晶回熔界面杂晶的形成与演化[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1568-1580. [15] 巩向鹏, 伍翠兰, 罗世芳, 沈若涵, 鄢俊. 自然时效对Al-2.95Cu-1.55Li-0.57Mg-0.18Zr合金160℃人工时效的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(11): 1428-1438. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed