Теоретична міцність твердих тіл: останні результати та застосування

Abstract

Подано результати останніх досягнень з атомістичних обчислень теоретичної (ідеальної) міцності твердих тіл (кристалів) з акцентом на неемпіричні (ab initio) підходи до синтезу теоретичних і експериментальних даних. Показано, що свої характеристики в’язкості руйнування (крихкості) полікристалічні матеріали частково успадковують від матриць їх ідеальних кристалів. З іншого боку, реакція ідеальних металевих кристалів на тривісний розтяг виражена через критичну деформацію, що якісно відмінна для інженерних матеріалів. Це пояснюють ростом пластичності та об’єднанням мікропустот на частинках вторинних фаз за тривісного розтягу. Теоретична міцність (ТМ), обчислена за неемпіричним (ab initio) та молекулярно-динамічним методами, наближається до експериментальних значень.

Представлены результаты последних достижений атомистических вычислений теоретической (идеальной) прочности твердых тел (кристаллов) с акцентом на неэмпирические (ab initio) подходы и просинтезированы теоретические и экспериментальные данные. Показано, что характеристики вязкости/хрупкости поликристаллические материалы частично наследуют от матриц их идеальных кристаллов. Кроме того, реакция идеальных металлических кристаллов на трехосность (объемность) растяжений, выраженных через критическую деформацию, качественно отличается для инженерных материалов. Это объясняется ростом пластичности и объединением микропустот на частицах вторичных фаз при (трехосном) объемном растяжении. Рассчитанные значения теоретической прочности неэмпирическим (ab initio) и молекулярно-динамическим методами близки к значениям результатов реальных экспериментов.

The article reports of recent achievements in atomistic calculations of theoretical (ideal) strength of solids with emphasize on ab initio approaches the synthesis of theoretical and experimental data (see Table) was done. It was shown that the characteristics of fracture toughness (brittleness) of polycrystals partially inherited from their (perfect) lattices. On the other hand, the response of perfect metallic crystals to the tensile triaxiality in terms of the ultimate strain is qualitatively different from that of engineering materials. This can be attributed to a plasticity driven growth and coalescence of microvoids at secondary phase particles under triaxial tension. The values of theoretical shear strength computed using ab initio and/or MD methods start to approach experimental data.