多晶材料疲劳塑性和裂纹三维离散位错动力学分析

传统的疲劳塑性和疲劳裂纹扩展是从宏观角度，通过引入内变量和经典塑性理论进行分析。事实上疲劳塑性和裂纹是微观位错运动的结果，如何从微观本质揭示疲劳塑性和裂纹演变力学机理是当前国际上挑战性的研究课题。本项目拟在对申请者已做的多晶材料疲劳和裂纹实验结果分析的基础上，基于微观位错及相互作用的三维位错动力学模型，针对位错的交滑移、位错产生弯曲以及位错沿平面外方向攀移等二维位错动力学所不能模拟的情形；同时考虑随机分布多晶粒的不同取向以及多晶界面的影响，发展和改进微观三维位错动力学模型和方法，以实现对多晶材料疲劳塑性和裂纹的数值模拟；对于疲劳裂尖高塑性区以及其他区域不同的材料性质分别进行微观的三维位错动力学模拟和宏观有限元离散，从微观和宏观两个尺度对材料的疲劳断裂和裂纹扩展进行理论和数值分析。