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Atomistic simulations of stress concentration induced and dislocation nucleation at grain boundaries

原子シミュレーションによる粒界における転位集積による応力集中の検討

都留 智仁   ; 加治 芳行  ; 塚田 隆 ; 渋谷 陽二*

Tsuru, Tomohito; Kaji, Yoshiyuki; Tsukada, Takashi; Shibutani, Yoji*

照射材で観察される転位チャネリングは照射誘起応力腐食割れの主要な応力因子の一つとして注目され、結晶粒界近傍の転位の集積は応力集中を引き起こす。本研究では、原子シミュレーションにより、二次元の多結晶モデルを作成し、応力集中と転位の生成に関する検討を行った。その結果、粒界三重点において弾性変形領域でも非常に高い応力集中が生じることがわかった。初期の塑性変形では、三重点や界面から部分転位が生成され、その後双晶変形が次々と生じることがわかった。さらに、個々の粒内の局所的な応力分布はこれらの塑性変形と相関があることがわかった。

Stress concentration and defect nucleation of polycrystalline copper thin film is investigated by parallel molecular statics simulations. Uniaxial tensile deformation is applied to the two-dimensional polycrystalline model. As a result, it is found that the stress concentration is observed at triple point of grain junctions in the elastic and initial stage of plastic deformation. Then partial dislocations are first generated from the small angle grain boundaries. Twin deformations occur at triple points and grain boundaries which result in both another site of stress concentration around grain boundaries and local displacement relevant to the Burgers vector at grain boundary. One distinguishing characteristic of deformation mode of polycrystal is that the stress distribution strongly correlated with the presence of the partial dislocations and twin boundaries.

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