Collective phenomena in dislocation plasticity: jamming, avalanches and yielding

Julkaisun otsikon käännös: Dislokaatioiden kollektiiviset ilmiöt plastisuudessa: jumittuminen, vyöryt ja myötäminen

Henri Salmenjoki

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kiteisissä aineissa tapahtuva palautumaton, eli plastinen, muodonmuutos syntyy hilassa liikkuvien dislokaatioiden – viivamaisten hilavirheiden – liikkeestä. Näin ollen kiteisten aineiden, kuten useimpien metallien, mekaaniset ominaisuudet määräytyvät hilassa olevien dislokaatioiden keskinäisestä dynamiikasta sekä dislokaatioiden vuorovaikutuksesta muiden hilan epäpuhtauksien kanssa. Tarkasteltaessa plastista muodonmuutosta mikrometrien kokoluokassa etenee se pääosin kollektiivisina monen dislokaation vyöryinä, joiden koko ja kesto noudattavat potenssilakijakaumaa. Tämä on tyypillistä kriittisten ilmiöiden yhteydessä. Koska kiteessä ulkoisen voiman vaikutuksesta syntyvät dislokaatiovyöryt riippuvat kiteen alkuperäisestä dislokaatioverkostosta, pienissä mikrotason kappaleissa vyöryt aiheuttavat hajontaa voima-venymäkäyriin ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Tässä työssä kiteisten aineiden plastista muodonmuutosta tutkitaan kaksi- ja kolmiulotteisten diskreettien dislokaatiomallien simulaatioiden avulla kahdesta eri näkökulmasta. Työn ensimmäisessä osassa keskitytään vyöryjen aiheuttamaan satunnaisuuteen dislokaatiosysteemien voima-venymäkäyrissä. Julkaisussa I tutkitaan, voiko yksittäisen kaksiulotteisen systeemin vastetta ulkoiseen voimaan ennakoida systeemin alkutilan perusteella ohjatuin koneoppimismenetelmin. Julkaisussa II tarkastellaan voima-venymäkäyrän muodostavien peräkkäisten vyöryjen välisiä korrelaatioita sekä kaksi- että kolmiulotteisissa simulaatioissa. Työn toisessa osassa kolmiulotteisiin dislokaatiosimulaatioihin lisätään erkaumia, mikä on yksi tapa estää dislokaatioiden liikettä ja näin nostaa materiaalin myötörajaa. Julkaisussa III käsitellään erkaumien määrän ja voimakkuuden vaikutusta vyöryjen jakaumiin ja systeemien myötölujuuteen. Simulaatioiden avulla löydetään faasitransitio pienemmän erkaumatiheyden systeemeistä, joissa dislokaatioiden väliset vuorovaikutukset määrittävät systeemin dynamiikan ja systeemi on jatkuvasti kriittinen, suuren erkaumatiheyden systeemeihin, joissa dislokaatiot kiinnittyvät erkaumiin ja systeemeillä on tietty kriittinen piste. Lopulta julkaisussa IV käytetään ohjaamattomia koneoppimismenetelmiä faasitransition löytämiseen eri erkaumatiheyksisistä systeemeistä pelkkien dislokaatiorakenteiden avulla.
Julkaisun otsikon käännösDislokaatioiden kollektiiviset ilmiöt plastisuudessa: jumittuminen, vyöryt ja myötäminen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Alava, Mikko, Vastuuprofessori
  • Laurson, Lasse, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0812-5
Sähköinen ISBN978-952-64-0813-2
TilaJulkaistu - 2022
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • plastinen muodonmuutos
  • dislokaatiot
  • koneoppiminen

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Dislokaatioiden kollektiiviset ilmiöt plastisuudessa: jumittuminen, vyöryt ja myötäminen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä