《無序結構物質間歇性流變研究》是依託鄭州大學，由任景莉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無序結構物質間歇性流變研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：任景莉
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
無序結構物質在塑性變形階段往往呈現出間歇性的流變現象。對於這一非線性動力學行為，連續體理論已經難於對其進行解釋，但非線性理論與間歇性流變現象之間又缺乏有效的數學模型來進行橋接。本項目以無序結構物質為研究對象，通過力學分析、量綱分析等理論，建立無序結構物質塑性變形的非線性動力方程，研究時域、空域等各個因素對物質間歇流變行為的影響與權重係數，同時與實驗數據分析結果相比對，給出影響材料力學特性- - 特別是提高無序結構物質延展性的普適性的結果.
結題摘要
無序結構物質在塑性變形階段會出現鋸齒流變現象，這種不連續變形行為用以往的連續體理論無法解釋。針對這一問題，我們主要以非晶合金這類典型的無序結構物質為研究對象，藉助多種數學工具和統計方法的靈活套用，分析了其塑性鋸齒流變動力學。項目執行期間，出版論著一部，在Phys Rev B、Phys Rev E、Sci Rep和J Nonlinear Sci等重要數學、物理、材料以及綜合期刊發表SCI論文24篇。代表性成果如下：1. 研究了非晶合金塑性鋸齒所包含的彈性能密度的分布規律，通過對重構相空間中吸引子的李雅普諾夫指數的嚴格分析，並結合多重分形譜分析，得到隨應變速率的升高或溫度的降低，塑形動力學呈現出由混沌形態向多重分形狀態轉變，進而進入自組織極限狀態的結論。2.通過對塑性變形過程中應力變化率信號的去趨勢的波動分析，發現在溫度的降低過程中，非晶合金壓縮變形過程中的剪下分支存在一定範圍內的尺度關係，解釋了斷裂表面出現類似酒窩狀的分形結構剪下帶產生的內在機理。在中間溫度的過渡階段，剪下分支結構發生轉變，表明存在塑性的拐點。3.研究了一類高熵合金在納米壓痕實驗中載入力-位移時間曲線的塑性變形. 通過時間序列分析, 非線性動力學和統計學定量描述了鋸齒流在不同停留時間和溫度下的動力學行為. 發現在室溫和200°C時, 停留時間為 5 s, 10 s和20 s 下, 材料試驗曲線呈現的鋸齒流存在正的Lyaounov 指數即此時鋸齒動力學是混沌的. 通過對位移序列的分形分析和去趨勢的波動分析, 發現鋸齒流在室溫停留時間 10 s 時, 滑移過程是一種自相似的隨機行走過程. 4.建立了室溫下非晶合金壓縮過程塑性變形的數學模型，分析了微觀蔓延型事件和非局部滑動事件，討論了模型的空間一致解、行波解以及多尺度分析得到的近似解。空間一致系統的相空間分析表明在較低應變率下系統為不穩定的。數值解顯示在較低應變率下是微觀蔓延型事件，在較高應變率下是非局部滑動事件。同時較高應變率下的數值分析結果模擬表明應力降量符合冪率分布。模型分析結果與實驗數據相吻合。這些結果為先進材料在不同條件下的服役行為提供了重要的理論依據。
