Statistical approach to dislocation dynamics: From dislocation correlations to a multiple-slip continuum plasticity theory
由于最近成功的一个基于连续介质的非局部连续晶体塑性理论的单滑移在解释各个方面，如位错图案和尺寸依赖的塑性，几次尝试已经作出了扩展的理论来描述晶体与多个滑移系统使用特设的假设。本文提出了平行刃位错多滑移系塑性力学的细观连续介质理论。首先，我们构造Bogolyubov-Born-Green-Yvon-Kirkwood（BBGYK）积分方程，该方程与巨正则系综中不同阶的位错关联函数有关。近似的对关联函数获得单滑移系统与两种类型的位错，随后，为一般的多滑移系统的两个电荷。相关性的作用除了外应力和自洽内应力外，还表现为熵力的形式。比较与以前的多滑移理论的基础上的现象学的考虑将进行讨论。
2007-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermodynamic theory of crystal plasticity: formulation and application to polycrystal fcc copper
我们提出了晶体塑性的热力学描述。我们的配方是基于Langer-Bouchbinder-Lookman热力学位错理论（TDT），它断言的基本重要性的有效温度，描述了状态的配置无序，因此位错密度的晶体材料。我们将TDT描述从各向同性塑性扩展到具有多个滑移系的晶体塑性。在单轴压缩、拉伸和简单剪切条件下，多晶面心立方铜的有限元模拟结果与实验结果进行了比较。因此，晶体塑性的热力学理论提供了晶体中位错运动的物理上严格的描述。我们还讨论了新的见解属于不同的滑移系的位错的相互作用。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Stress-dependent activation entropy in thermally activated cross-slip of dislocations
晶体中螺型位错的交叉滑移是一种应力驱动的热激活过程，在塑性形变过程中，位错斑图形成、应变硬化和动态回复等现象都是必不可少的。分子动力学（MD）模拟在确定交叉滑移的微观机制方面发挥了重要作用。然而，由于其有限的时间尺度，MD只能预测在高应力或高温条件下的交叉滑移率。过渡态理论可以预测在很宽的应力和温度条件范围内的交叉滑移率，但它的预测已被发现是几个数量级太低相比，MD结果。这种差异可以表示为一个非常大的激活熵，其物理起源仍然不清楚。在这里，我们解决了这个矛盾表明，大的激活熵的结果从非谐效应，包括热软化，热膨胀，软振动模式的位错。我们预计这些非谐效应是显着的，在广泛的应力驱动的热激活过程中的固体。
2023-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Equivalent Plastic Strain Gradient Plasticity with Grain Boundary Hardening and Comparison to Discrete Dislocation Dynamics
Wulfinghoff等人[53]的梯度晶体塑性框架包含等效塑性应变和晶界屈服，并通过额外的晶界硬化进行扩展。通过与铝型三晶在拉伸载荷下的许多离散位错动力学（DDD）模拟的平均结果的比较，校准了连续介质模型中的新硬化参数。结果表明，虽然在离散模拟晶界（GB）是不可穿透的，无限GB屈服强度对应于微硬GB条件，是不适用于连续介质模型。一个有限的GB屈服强度与各向同性的体积Voce硬化关系的组合也未能模拟DDD获得的塑性应变分布。相反，一个有限的GB屈服强度结合GB硬化取决于在GB的等效塑性应变示出给DDD结果更好的协议。DDD模拟中使用不同取向的中心晶粒获得的塑性应变分布的差异不能被捕获，这表明在连续介质模型中应包括位错到达GBs的取向差相关的弹性相互作用。
2015-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
In situ characterisation of slip bands behaviour in ferrite under mechanical loading
本研究通过HR-EBSD原位表征时效硬化不锈钢中铁素体滑移带的位错行为，发现其主要由刃型位错组成，且不可动位错维持几何畸变。
2024-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic and data-driven insights into the local slip resistances in random refractory multi-principal element alloys
South China University of Technology（华南理工大学）；University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；Stanford University（斯坦福大学）；University of California, Santa Barbara（加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校）
本文通过原子模拟和机器学习研究了随机难熔多主元合金中局部滑移阻力的机制，揭示了成分和晶格畸变对位错行为的影响，并开发了预测屈服应力的模型。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Basal slip of a screw dislocations in hexagonal titanium
用从头计算方法研究了六方密排钛中a螺位错的基底滑移。我们发现，一个基础的解离是高度不稳定的，并重新配置为其他结构的一阶金字塔平面中解离。所得到的基底滑移机制对应于部分位错和相关层错带沿垂直于离解面方向的迁移。结果表明，无论是基底和锥体滑移将通过Peierls机制的双扭结形核，并将在足够高的温度下同样活跃。
2018-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Continuum dynamics of the formation, migration and dissociation of self-locked dislocation structures on parallel slip planes
在位错的连续模型中，位错的短程弹性相互作用的适当公式对于捕获晶体材料中形成的各种类型的位错图案是至关重要的。在这篇文章中，分布在两个平行的滑移面上的直位错的连续动力学模型，通过放大潜在的离散位错动力学。两个连续速度场量的引入，以促进离散到连续过渡。第一个是位错系综的局部迁移速度，它与短程位错相关性完全无关。二是位错对的退耦速度受一个阈值应力控制，该阈值应力被认为是单滑移系的有效流动应力。与普遍采用的Taylor关系相比，该公式具有两个更符合离散位错动力学的特点：i）流动应力只随位错密度的面内分量的增加而增加，因此该公式允许滑移面内位错间距最小; ii）当所有位错变为几何上必需的位错时，流动应力平滑地过渡到零。一个制度下，位错密度的不均匀性增长的确定，并通过与离散位错动力学模拟结果的比较，进一步验证。基于本文的研究结果和我们以前的工作，提出了一个将短程位错相关性纳入位错连续模型的一般策略。
2016-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Density-Based Plasticity Model from Massive Discrete Dislocation Dynamics Database
通过对200多个单轴拉伸下塑性形变的离散位错动力学（DDD）模拟的系统粗粒化分析，提出了一个基于位错密度的单晶铜应变硬化模型。建议的本构模型有两个组成部分：一个广义泰勒关系连接解决剪切应力的位错密度在个人滑移系，和一个广义Kocks-Mecking模型的位错增殖。DDD数据强烈表明，对数依赖的流动应力的塑性剪切应变速率上的每个滑移系，和，等效地，指数依赖的塑性剪切应变速率上解决的剪切应力。因此，建议的广义泰勒关系包含Orowan关系的塑性流动。DDD数据还要求对位错倍增的Kocks-Mecking模型进行修正，以考虑塑性剪切应变率可忽略不计的滑移系上位错密度的增加。这是通过允许每个滑移系上的倍增率包括来自两个共面滑移系的塑性应变率的贡献来实现的。由此产生的本构模型成功地捕捉应变硬化率依赖于加载方向的DDD模拟预测，这也是与现有的实验相一致。
2020-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature dislocation plasticity in ceramics: Methods, Materials, and Mechanisms
本综述针对传统观点认为陶瓷室温无位错塑性的认知局限，收集介观-宏观尺度室温位错塑性证据，介绍实验方法与44种相关陶瓷，讨论位错力学机制，为开发位错基技术奠定基础。
2025-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Properties of accelerating edge dislocations in arbitrary slip systems with reflection symmetry
本文研究具有反射对称性的任意滑移系中加速刃位错的理论解，为理解高速位错运动、跨声速位错速度是否存在及晶体高速率塑性变形提供基础。
2023-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Basal Slip in Laves Phases: the Synchroshear Dislocation
两种不同的机制已被报道在以前的从头计算研究来描述复杂的金属间Laves相的基础滑移：同步剪切和起伏滑移。到目前为止，还没有明确的答案，这是积极的有利机制，以及是否他们中的任何一个可以有效地传播作为一个错位。使用经典的原子模拟支持从头计算，目前的工作消除了歧义，并表明这两种机制，事实上，相同的。此外，我们建立同步剪切作为机制内的基面在Laves相的位错传播。
2019-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Secondary slip of screw dislocations in zirconium
六方密排锆中的塑性由螺旋位错控制，螺旋位错容易在它们解离的棱柱平面中滑动。在足够高的温度下，这些位错可以偏离棱柱平面，也可以在一级棱锥和基面中滑动。为了更好地理解这些二次滑移系统，我们进行了分子动力学（MD）模拟的螺旋位错在基面滑动。滑移位错在棱柱平面内保持解离状态，在棱柱平面内进行随机运动，偶尔通过扭结对的成核和传播而从其惯习平面交叉滑移。偏离平面总是金字塔形的，在基面两侧的两个金字塔形平面中交叉滑移的概率相等，因此平均导致基面滑移。因此，在MD模拟中探索的高应力区，基底滑移表现为棱柱滑移和锥体滑移的组合。这是证实了轻推弹性带（NEB）的计算。但NEB计算也揭示了随着外加应力的减小，滑移机制发生了变化。在低应力下，扭结不再位于锥体平面中。它们现在散布在基面中，因此与实验中所见的仅限于基面的螺位错运动完全相容。基底滑移，这是在竞争中与锥体滑移，因此出现在纯锆在低应力的青睐。
2021-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning reveals strain-rate-dependent predictability of discrete dislocation plasticity
预测复杂系统的行为是科学的主要目标之一。一个重要的例子是微米级晶体的塑性形变，这是一个由位错的集体动力学介导的过程，表现为广泛分布的应变爆发和对施加载荷的响应中的显著样品间变化。在这里，通过结合大规模离散位错动力学模拟和机器学习，我们研究的问题预测的波动应力-应变曲线的个别小单晶受到应变控制加载使用的初始位错配置的功能作为输入。我们的研究结果揭示了一个有趣的速率依赖性的变形的可预测性：对于小应变的可预测性随着应变率的增加而提高，而较大的应变的可预测性与应变率的关系变得非单调。我们表明，对于小应变的速率依赖性的变形可预测性可以被捕获，通过考虑移动的位错的分数对所施加的外部应力的方向，作为应变率相关的位错动力学的复杂性的措施。非单调的可预测性与应变速率关系的大应变被认为是有关的过渡从波动到平稳的塑性流动时，应变速率增加。
2022-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dislocation evolution during plastic deformation: Equations vs. discrete dislocation dynamics study
位错演化方程在晶体材料的位错性质和塑性行为的连续描述之间架起了一座桥梁。计算机模拟可以帮助我们验证这些演化方程，并找到它们的拟合参数。本文利用离散位错动力学建立了多晶薄膜中位错结构演化的连续介质模型。表达式被开发的激活位错源的密度，以及位错成核和湮灭率。我们展示了规模效应如何自然地进入演化方程。仿真结果与模型结果吻合较好。目前的方法是基于二维离散位错动力学模型，但可以扩展到三维模型。
2020-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Novel Cross-Slip Mechanism of Pyramidal Screw Dislocations in Magnesium
与立方金属相比，立方金属的主要滑移模式包括12个等效系统，六方密排金属的较低的晶体对称性导致等效主要滑移的数量减少和塑性的各向异性，导致在环境温度下的脆性。在较高的温度下，六方密堆积金属的延展性提高由于二次c+a金字塔滑移系统的激活。因此，了解相应位错的基本性质对于改善室温下的延展性至关重要。在这里，我们提出了大规模的从头计算的结果为c+一个金字塔形的螺旋位错在镁，并表明他们的滑移行为是一个鲜明的反例的传统智慧，滑移面是由堆垛层错位错平面。解离的部分位错之间的堆垛层错可以呈现非平面形状，其能量消耗可以忽略不计，并且可以通过原子的局部重排垂直于其平面迁移。部分位错在{2-1-12}平面上解离，在{01-11}平面中“滑动”，响应于所施加的剪切应力而拖曳堆垛层错。这一发现解决了在实验中观察到{2-1-12}和{01-11}滑移迹线而从头计算表明位错优选在{01-11}平面中解离的明显差异。
2016-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of dislocation density tensor fields derived from discrete dislocation dynamics and crystal plasticity simulations of torsion
精确模拟延性金属的塑性形变对结构和部件设计的重要性是众所周知的。存在许多技术来解决与变形过程相关的长度尺度，包括位错动力学（DD），其对离散位错线段的相互作用和演化进行建模，以及晶体塑性（CP），其将位错的晶体性质和受限运动并入更高尺度的连续场框架中。虽然这两种方法在概念上是相关的，但只有名义上的努力集中在使用DD生成的信息来提高塑性模型的保真度的系统级材料响应上。为了确定在何种程度上的预测CP是一致的DD，我们比较了它们的全球和微观结构的响应在一些变形模式。在使用名义上均匀的压缩和剪切变形位错动力学模拟校准晶体塑性流动规则参数后，我们不仅比较了扭转棱柱形线材的系统级应力-应变响应，而且还比较了由此产生的几何必要的位错密度场。为了建立明确的描述位错和连续假设与晶体塑性模拟之间的连接，我们确定的最小长度尺度，在有意义的位错密度场出现。我们的结果表明，扭转的情况下，两种材料模型可以产生可比的空间位错密度分布。
2016-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Quasistatic Stick-slip in Dislocation Core and Frenkel-Kontorova Chain
通过原子模拟，我们表明，位错核心表现出间歇性准静态重组增量剪切在同一Peierls谷。这可以被看作是一个粘滑过渡，这也是一个一维的Frenkel-Kontorova链刚性边界条件下再现。这是由于系统的序参量中的不连续跳跃而发生的，序参量表示链中粒子存在的禁止区域的范围。在位错核中观察到的粘滑现象也被证明在多维原子坐标降维后得到反映，这为与简单的一维链进行比较提供了基础。
2013-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation density distribution at slip band-grain boundary intersections
本文利用微分孔径X射线劳厄微衍射（DAXM）研究了钛合金晶界滑移转移的机制。这款3D表征工具能够测量全（9分量）Nye晶格曲率张量并计算几何必要位错（GND）的密度。我们观察到在晶界处的位错堆积，因为相邻的晶粒阻止了位错传输的容易通过。这种不相容性的结果在局部微塑性内的滑移晶粒，附近的滑移面相交的晶界，我们观察到乐队的GNDs躺在晶界附近。我们观察到，GNDs的分布可以显着影响的晶界壁架，作为二次位错源的形成。这一观察结果突出了多晶变形的非连续性质，并帮助我们理解晶界特性的高阶复杂性。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation mediated plastic flow in aluminum: comparison between theory and experiment
由Langer、Bouchbinder和Lookman提出的位错介导塑性流动理论被应用于计算铝和铝合金在很宽的温度和应变速率范围内的应力-应变曲线。与实验结果的比较表明，良好的协议。
2017-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Identification of dislocation reaction kinetics in complex dislocation networks for continuum modeling using data-driven methods
金属的塑性形变涉及位错的复杂演化，形成强连接的位错网络。这些位错网络是基于位错反应，它可以在不同滑移系的相互作用过程中形成结。通过适当的物理基础理论提取塑性形变过程中的网络行为的基本原理对于晶体塑性模型是必不可少的。在这项工作中，我们演示了如何从离散位错动力学模拟知识，以连续为基础的配方可以通过应用物理为基础的位错网络演化理论。通过使用数据驱动的方法，我们验证了一个滑移系相关的网络演化速率公式。本文分析了面心立方单晶体在高对称和非高对称取向下单轴拉伸载荷作用下的不同离散位错动力学模拟数据集。在这里，我们集中在第二阶段塑性形变的反应演变。我们基于物理的网络演化模型依赖于塑性剪切速率和位错密度所描述的位错行程距离。我们揭示了反应动力学的晶体取向和相互作用的滑移系统，这可以描述的施密德因子的活动的依赖。研究发现，新反应密度的产生主要是由主动滑移系统驱动的。然而，所产生的反应密度的沉积并不一定取决于所考虑的滑移系的滑移系活性，即我们观察到特别是对于滑移和共面反应，在非活性滑移系上的反应密度的沉积。
2022-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Micro-plasticity and intermittent dislocation activity in a simplified micro structural model
在这里，我们提出了一个模型来研究微塑性区的应力-应变曲线。在这个模型中，一个明确的位错人口表示的移动位错含量和内部剪切应力场表示的平均场描述的不动的位错含量。移动位错被约束到一个简单的偶极垫的几何形状，并通过位错动力学算法建模，而剪切应力场被选择为沿垫方向的距离的正弦函数。后者由周期性长度和剪切应力幅度定义，代表预先存在的微结构。这些模型参数，随着移动位错密度，被发现承认的微塑性行为的多样性，涉及间歇性塑性的形式的无标度雪崩现象，与指数的应变突发幅度分布类似的实验和更复杂的位错动力学模拟中看到的。
2013-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Critical behavior and size dependence in dislocation plasticity
微晶的变形与其宏观对应物非常不同，表现出尺寸依赖性屈服应力和间歇性塑性应变爆发。在这里，我们表明，尺寸效应和应变爆发可能只是两个不同的签名的基本集体现象，支配所有尺度上的位错系统的动力学。我们证实了这一猜想，通过展示压缩微柱的2D和3D位错动力学模拟和实验结果之间的协议。我们的研究结果表明，小样本塑性的许多特点可能会出现集体位错动力学的有限尺寸标度属性，而不是从物理机制的变化，位错运动。
2012-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Review on Slip Transmission Criteria in Experiments and Crystal Plasticity Models
对金属晶界滑移传递准则的文献进行了全面的综述，重点介绍了滑移系和晶界取向。这些广泛的文献中有许多是由实验研究提供的。本文讨论了几何准则在连续晶体塑性模型中的应用。回顾Gurtin（2008，J.Mech.Phys.Solids 56，p.640）的理论框架用于单滑移情况。这突出了连接到滑差传输标准从文献中没有讨论的工作本身。不同的几何标准进行比较，为单滑移的情况下，就其预测的滑移传输。额外的标准，在实验中研究和计算模拟中使用的观点，给出。
2015-11-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Statistical analysis of Discrete Dislocation Dynamics simulations: initial structures, cross-slip and microstructure evolution
本研究利用discrete-to-continuous（D2C）数据挖掘框架定量分析交滑移在拉伸与弛豫过程中对位错微观结构演化的影响，并考察域平均分辨率对位错密度和曲率场的作用。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci stat.AP
Plasticity of an extra-strong nanocrystalline stainless steel controlled by the "dislocation-segregation'' interaction
我们研究了三种结构不同的状态的纳米晶316钢，并表明，状态，其中含有过量浓度的合金元素的边界与晶粒内部的移动位错相结合，允许保持非常高的强度和显着增强的塑性。潜在的机制之间的偏析和移动位错的相互作用进行了讨论。
2021-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Predicting the flow stress and dominant yielding mechanisms: analytical models based on discrete dislocation plasticity
位错是晶体材料塑性的载体。它们的集体相互作用行为依赖于应变速率和样品尺寸。在小样本中，成核过程的细节是特别重要的。在目前的工作中，离散位错动力学（DDD）模拟进行调查的主要屈服机制，在单晶铜柱直径范围从100到800 nm。基于我们的模拟与不同的应变速率和样品尺寸，我们观察到的过渡相关的形核机制从“位错增殖”到“表面形核”。建立了两个基于物理的分析模型来定量预测这种转变，与我们的DDD模拟数据和现有的实验数据在不同的应变率下显示出良好的一致性。因此，所提出的分析模型有助于理解不同的物理参数和成核机制之间的相互作用，并且非常适合于估计不同材料特性和给定载荷条件下的材料强度。
2020-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic dislocation theory for non-uniform plastic deformations
本文将Langer、Bouchbinder和Lookmann发展的热力学位错理论推广到非均匀塑性形变。提出了自由能量密度和正定耗散函数。从变分方程导出了控制方程。作为例子，在该理论范围内解决了单晶体单滑移变形的平面应变约束剪切问题。
2020-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic analysis of the Livermore molecular-dynamics simulations of dislocation-mediated plasticity
最近大规模的位错介导的固体塑性分子动力学模拟的结果与这些现象的统计热力学理论的预测是一致的。这些计算和理论分析是在实质上彼此一致的应变率依赖于稳定的塑性流动和瞬态应力峰值与初始小密度的位错的描述。数值模拟结果与基本理论的比较揭示了固体塑性的一些传统唯象描述的不一致性。
2018-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
First-Principle Study of Dislocation Slips in Impurity Doped Graphene
采用密度泛函理论（DFT）计算了纯石墨烯和掺杂硼（B）或氮（N）的石墨烯的广义堆垛层错能（GSFE）沿滑移和洗牌两种晶滑移的变化曲线。B和N掺杂对GSFE的影响进行了澄清，并与本地电子相互作用和成键构型。GSFE数据被用来分析位错偶极子和核心结构，随后结合Peierls-Nabarro（P-N）模型来研究掺杂对石墨烯中位错的几个关键特征的作用。我们发现，GSFE曲线可能会显着改变的掺杂剂的存在下，随后导致深刻的调制的位错特性，如增加自发对湮灭距离和降低电阻位错滑移。我们的研究结果表明，掺杂可以在控制石墨烯中的位错密度和微观塑性方面发挥重要作用，从而为石墨烯中掺杂剂介导的缺陷工程提供关键的见解。
2015-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic theory of dislocation-enabled plasticity
位错激活塑性的热力学理论是基于两个非传统的假设。其中第一个是，由外力驱动并与环境进行不可逆热交换的位错系统，必须以热力学定义的有效温度为特征，该温度与常温不同。第二个假设是控制塑性形变的主要机制是热激活的位错对的脱钉。本文包括一个系统的重新制定这个理论，其次是它的使用实验观察到的现象，包括应变硬化，晶粒尺寸（霍尔-佩奇）的影响，屈服过渡，绝热剪切带分析的例子。
2017-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Study of Screw Dislocations in Mo and Ta: A new picture of plasticity in bcc transition metals
我们首次报道了<111>体心立方过渡金属Mo和Ta中螺位错核的从头计算密度泛函研究。我们的研究结果提出了一个新的图片的体心立方塑性对称和紧凑的位错核心，相反，目前接受的图片的基础上连续和原子间的潜力。在这个新的图片的核心能量尺度是在更好地符合Peierls能量障碍位错运动的实验建议。
1999-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Critical stress statistics and a fold catastrophe in intermittent crystal plasticity
研究了单位错动力学模拟中第一个离散塑性事件的统计和起源。这是通过一个线性稳定性分析的发展中的位错配置的不可逆塑性开始。它被发现，通过一个折叠突变，位错配置加载前直接决定的应力，塑性事件发生时，一个和两个触发位错之间的参与。由此产生的不可逆塑性应变所产生的不稳定性被认为是高度相关的这些触发位错。
2016-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature bulk plasticity and tunable dislocation densities in KTaO3
本研究通过循环布氏压痕、划痕及单轴压缩实验，证明单晶KTaO3在室温下具有由位错介导的体塑性，可实现可调位错密度，并确定滑移系为<110>{1-10}，颠覆了其易脆断的传统认知。
2024-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic study on the cross-slip process of a screw <a> dislocation in magnesium
采用密度泛函理论和分子动力学计算方法研究了镁中螺旋型$<$--$>$位错从基面到棱柱面的交叉滑移过程。本文提出了一种计算Peierls总能量图的原子方法，用以跟踪位错在交叉滑移过程中的跃迁路径，该跃迁路径是由一个离解的和/或收缩的螺旋$<$-一个$>$位错引起的。螺旋$<$-$>$位错从基底到棱柱面的势垒首次由密度泛函理论估计为每伯格斯矢量长度$61.4\pm 2.0$ meV。使用基于密度泛函理论的线张力模型计算交叉滑移的激活焓为$1.4$至$1.7$ eV，这与实验合理一致。在此基础上，采用嵌入原子势的分子动力学方法，详细研究了温度对基面上解离的$>$位错--螺旋$<$交叉滑移过程的影响，得到了交叉滑移的临界分辨剪应力.证实了在低温下，棱柱面上的弯折位错线是由轻微分离的直线段和连接的凹凸组成的，随着温度的升高，弯折位错线变得光滑，有许多段。在低温区，$<$ a $>$位错在棱柱面上的运动是急动的，而在室温以上，由于大部分解离的平台段的形成，位错的运动被阻滞。当$<$（一种$>$螺型位错）在低温区与置于基面上的硬球颗粒相互作用时，获得了大幅度降低的交叉滑移临界剪应力
2015-06-11 cond-mat.mtrl-sci
On the computational solution of vector-density based continuum dislocation dynamics models: a comparison of two plastic distortion and stress update algorithms
连续介质位错动力学模型由位错输运-反应方程和晶体力学方程耦合而成。这两组方程之间的耦合是这样的位错输运引起的塑性变形（应变）的演变，而后者的演变固定的应力，从其中的位错速度场被发现通过迁移率法。早期的解决方案，这些方程采用交错的解决方案的两套方程，其中的塑性变形更新通过时间积分的速率，发现从奥罗万定律。在这项工作中，我们表明，这样一个直接的时间积分方案可以遭受积累的数值误差。我们介绍了一种替代方案的基础上，确保一致性的晶体中的塑性变形和位错含量的位错力学。新格式将塑性变形的相容部分和非相容部分分开计算，非相容部分由位错密度场计算。应力场和位错输运计算是在基于有限元的控制方程离散化中实现的，晶体力学部分由传统的Galerkin方法求解，位错输运方程由最小二乘法求解。首先通过简单的试验验证了这两种方法的精度，结果表明基于场位错力学的求解方法具有更高的精度。然后，该方法被用来模拟单轴载荷和多滑移条件下的奥氏体钢晶体。
2021-02-08 cond-mat.mtrl-sci
A link between microstructure evolution and macroscopic response in elasto-plasticity: formulation and numerical approximation of the higher-dimensional Continuum Dislocation Dynamics theory
微塑性理论和模型适用于解释和预测长度尺度上器件的机械响应，其中塑性形变的载体-位错-的影响不能被忽略或完全平均。为了在不解决每个单个位错的情况下考虑这些效应，已经开发了各种各样的连续描述，其中包括Hochrainer等人的高维连续位错动力学（hdCDD）理论（Phil. Mag. 87，pp. 1261-1282）采用不同的统计方法，并且包含通常仅包含在离散位错模型中的信息。我们提出了一个简洁的配方HDCDD在一般单晶塑性上下文中连同一个不连续的Galerkin计划的数值实施，我们评估的数值例子：拉伸和剪切载荷下的薄膜。我们研究了不同的实际边界条件的影响，并表明位错通量和它们的线的曲率是小尺度塑性的关键特征。
2015-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Size effects and idealized dislocation microstructure at small scales: predictions of a phenomenological model of Mesoscopic Field Dislocation Mechanics: Part I
发展了一个唯象介观场位错力学（PMFDM）模型，将连续塑性理论推广到研究小尺度塑性力学的初边值问题。PMFDM的结果从一个基本的时空平均的场位错力学（FDM）的方程，其次是封闭的假设，从任何应变梯度塑性模型，试图模拟几何必要的位错（GND）的影响，只有在加工硬化。
2005-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Diffuse-interface polycrystal plasticity: Expressing grain boundaries as geometrically necessary dislocations
在多晶体中建模塑性的标准方法是通过在每个晶粒中使用单晶的晶体塑性模型，并在晶界上施加合适的牵引和滑动边界条件。在这种方式中，系统被建模为一组边界值问题与匹配的边界条件。在本文中，我们开发了一个多晶材料的扩散界面晶体塑性模型，结果在一个单一的边界值问题与单晶作为参考配置。使用变形梯度的乘法分解为晶格和塑性部分，即F（X，t）= F^L（X，t）F^P（X，t），通过将F^L施加为分段恒定旋转场R^0（X），并且F^P = R^0（X）^T，从而具有F（X，0）= I和零弹性应变，来构造初始无应力多晶。该模型作为一个先驱，高阶晶体塑性模型与晶界能和演变。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Zonal dislocations in Laves phases: A coupled synchro-shear slip mechanism
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马普可持续材料研究所）；Fuyao University of Science and Technology（福耀科技大学）；Université de Lorraine（洛林大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）
本研究通过原子模拟和实验，发现Laves相中存在耦合同步剪切滑移机制，涉及相邻滑移面上两个同步Shockley不全位错的同步滑移，形成外禀层错，并揭示其在相变和孪生中的关键作用。
2026-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Intermittent dislocation density fluctuations in crystal plasticity from a phase-field crystal model
在二维相场晶体模型中研究了剪切单晶体中位错集体动力学引起的塑性形变。我们发现，间歇性的位错人口数的波动伴随着突发的塑性应变率波动。位错数波动在高频$f$处呈现幂律谱密度$1/f^2$。数量波动的概率分布在低驱动速率下变成双峰，对应于低密度缺陷在不规则时间与高缺陷人口交替的情况。我们提出了一个简单的随机模型的位错反应动力学，是能够捕捉这些统计特性的位错密度波动作为剪切速率的函数。
2014-12-30 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Characteristics of $\langle a \rangle$ Screw Dislocations Basal Slip in Titanium
本文通过MD模拟和NEB计算研究了纯钛中$\langle a \rangle$螺位错的基面滑移机制，揭示了低应力下扭折直接在基面形核，并指出该机制与锥面到柱面交滑移的热激活有关。
2023-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Harvesting room-temperature plasticity in ceramics by mechanically seeded dislocations
本文提出通过室温机械植入高密度可动位错，触发交滑移与位错增殖，使陶瓷实现超过30%的大塑性应变，无需高温工艺即可抑制脆性断裂并收获室温塑性。
2024-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Room-Temperature Dislocation Plasticity in Diamond
众所周知，金刚石在室温下不发生塑性变形，通常以灾难性的脆性断裂而失效。在这里，我们展示了亚微米尺寸的金刚石柱的室温位错塑性在透射电子显微镜的原位力学测试。我们在前所未有的细节文件的时空特性的位错引入的无约束压缩，包括位错的产生和传播。断层重建的原子分辨观测结果明确地表明，Burgers矢量为1/2的混合型位错分别<110>在和方向的单轴压缩下在金刚石的非密排{001}面被激活<111><110>，而在定向加载下在{111}面被激活<100>，表明取向相关的位错塑性。这些结果为金刚石的力学行为提供了新的见解，并刺激了对金刚石以及其他脆性共价晶体在低温下的基本变形机制的重新思考。
2020-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Some Limitations of Dislocation Walls as Models for Plastic Boundary Layers
在塑性形变中，假定位错沿壁方向以周期性位错间距排列成壁，分析过剩位错的行为，近来已变得流行。这种假设是合理的，因为周期性壁代表相同符号位错的最小能量排列，并且它允许使用这种壁的分析已知的短程应力场来分析塑性边界层的结构。在这里，我们表明，不幸的是，这两个想法，位错壁是低能量的配置和它们的相互作用的性质严重依赖于假设的位错壁内的周期性排列。一旦这个假设被随机排列所取代，位错壁的性质就完全改变了。
2011-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
First order pyramidal slip of 1/3 <1-210> screw dislocations in zirconium
基于经验原子间相互作用势和从头计算的原子模拟方法，研究了<1-210>六方密排锆中1/3螺位错的锥滑移。广义层错计算揭示了一个亚稳态层错在一级金字塔{10-11}平面，这对应于一个基本的金字塔孪晶。这种故障是在起源的亚稳态配置的螺旋位错在锆，这自发出现时，位错在锥面滑动。
2014-10-05 cond-mat.mtrl-sci
A small-distortion geometric model for elasto-plasticity in single crystals driven by the motion of dislocations
Mathematics Institute, University of Warwick（华威大学数学研究所）
本文提出小畸变几何模型，基于小畸变假设与线张力近似，结合时空框架，实现由位错运动直接驱动的单晶弹塑性建模，并连接离散位错与连续介质理论。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Plasticity and Dislocation Dynamics in a Phase Field Crystal Model
采用相场晶体（PFC）模型研究了塑性流动中位错雪崩的临界动力学。在该模型中，通过对完美周期性基态施加剪切力，自然产生位错，而没有任何\textit{ad hoc}产生规则。这些位错相互扩散、相互作用和湮灭，形成雪崩事件。通过数据崩溃的事件能量概率密度函数为不同的剪切速率，连接到接口脱钉动力学确认。相关的临界指数同意平均场论的预测。
2010-06-11 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Plastic response by dislocation glide in solid helium under dc strain rate loading
本文建立了一个研究He-4固体中位错滑移和塑性的模型。该模型考虑了Peierls势垒、位错的增殖和相互作用，以及导致位错滑移的经典热激活和机械激活过程。我们专门研究直流应力-应变曲线，以及它是如何受到温度，应变速率和位错密度的影响。作为温度和剪切应变的函数，我们观察到塑性形变，并讨论这可能是如何与实验观察到的弹性异常，在固体hcp的He-4，已经讨论了与超固态或巨塑性的可能性。我们的理论给出了几个预测的直流应力-应变曲线，例如，屈服点和加工硬化率和塑性耗散峰的变化，可以直接比较恒定应变速率实验，从而提供模型参数的界限。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Void-induced cross slip of screw dislocations in fcc copper
采用分子动力学模拟研究了面心立方铜中螺位错与空洞的钉扎作用。在低温下，螺型位错在原滑移面上发生脱钉，脱钉应力的行为与连续介质模型一致。当温度高于300 K时，由于空洞表面的交叉滑移，螺位错的运动不再局限于单一滑移面。发现了几种涉及多个滑移面的脱钉机制，特别是一种产生内禀棱柱环的脱钉机制，这些复杂的脱钉机制显著增加了脱钉应力。
2007-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Slip intermittency and dwell fatigue in titanium alloys: a discrete dislocation plasticity analysis
本文利用离散位错塑性模型研究钛合金Ti-7Al-O的滑移间歇性与应力振荡，揭示其源于热激活位错逃逸，并发现间隙氧可抑制该现象，为驻留疲劳下喷气发动机钛合金的设计与安全评估提供依据。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Two universal laws for plastic flows and the consistent thermodynamic dislocation theory
本文验证了面心立方晶体在恒定应变速率和固定环境温度下塑性流动的两个定律。第一定律将稳态流变应力与环境温度和应变速率联系起来。第二定律要求构型熵朝着在稳定状态下达到的最大值增加。大规模的最小二乘分析提供了允许的物理为基础的参数的热力学位错理论，以确定根据这些法律。
2020-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Multi-scale Modeling of Plasticity Nearby Precipitates in Nanostructured Materials
沉淀强化是设计具有所需强度和延展性组合的合金的最有效方法之一。强化的主要机制通常是位错和沉淀物之间的相互作用。当位错遇到沉淀物时，它弯曲，因此对沉淀物施加的应力水平增加。一旦施加的应力达到沉淀物阻力，它就通过沉淀物。位错可以通过形成奥罗万环或切割它们来绕过沉淀物。在这项研究中，重点是设置在一个小的区域附近的析出物，调查他们的有效塑性应变的影响。可穿透和不可穿透的沉淀物都被考虑。两个尺度耦合来模拟这种现象，纳米-微米尺度的塑性是由明确的三维离散位错动力学分析和连续尺度的有限元方法。利用这种混合方法，可以解决纳米结构材料的塑性形变中的复杂问题。最后，研究了有效塑性应变与抗析出性能的关系。
2018-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-uniform plastic deformations of crystals undergoing anti-plane constrained shear
本文研究晶体在反平面约束剪切作用下的非均匀塑性形变。用平均法求出了含有中等密度过剩位错的晶体的渐近精确能量密度。该能量密度被外推到极小或极大位错密度的情况。通过引入位错组态温度和位错密度，发展了非均匀塑性形变的热力学位错理论，并用于预测应力-应变曲线和位错密度。
2018-01-13 cond-mat.mtrl-sci
