材料动态失效行为的多尺度研究

本项目发展从分子动力学、位错动力学到连续介质力学有限元的空域和时域的多尺度模型。从微观尺度上，通过分子动力学模拟和实验对不同尺度、应变率和温度下的材料性质，以及塑性流动的位错形核和扩展规律进行定量研究，将其作为参数输入到细观尺度上；在细观尺度上运用位错动力学对由位错高速滑移或孪生引起的变形及能量局部化进行研究，在该过程中涉及到应力波和热量的传递，而连续介质力学正是解决该类问题的有力工具；通过均一化方法把位错动力学与有限元相结合，自然地实现从细观到宏观尺度的过渡，从而建立一个跨微观/细观/宏观的多尺度研究框架。在该框架内研究材料在动态变形中从滑移到孪生、延性到脆性和晶粒再生直至重结晶的三个转换机制，确定应变率、温度及尺度对材料失稳和塑性行为的影响，给出超曲面的描述。本项目属于力学前沿领域的应用基础研究，它使我们对材料动态失效的机理有更加深刻的理论认知，对发展高性能材料具有潜在的应用前景。