Kurguzov V.D.   Корнев В.М.  

Компьютерное исследование прочностных свойств монокристалла с дефектами в виде вакансий методом молекулярной механики

Reporter: Kurguzov V.D.

Проведено численное моделирование зарождения трещин на границе раздела двух монокристаллов при наличии точечных дефектов атомной структуры в виде вакансий. Известны качественные соображения о резком снижении прочности монокристалла при наличии дефектов кристаллической структуры, однако количественные оценки до сих пор отсутствуют. Рассмотрен плоский слой атомов в плотноупакованной кристаллической решетке (цинк, магний) и в кубической гранецентрированной решетке (медь, алюминий). Нелинейная задача по деформированию атомной решетки решается методом молекулярной механики с использованием парного потенциала межатомных взаимодействий Морса. Монокристалл подвергается растяжению (сжатию) в двух взаимно перпендикулярных направлениях в режиме жесткого нагружения до разрушения (под разрушением в задачах наномеханики понимается потеря устойчивости атомной ячейки). На плоскости главных напряжений построены кривые теоретической прочности типа Кулона-Мора для идеальной атомной решетки и для решеток, содержащих вакансии. Обнаружено существенное уменьшение прочностных свойств (на порядок) при сжатии атомных решеток, имеющих вакансии. В области растягивающих напряжений влияние вакансий на критические напряжения пренебрежимо мало. Показано, что наличие точечных дефектов вносит дополнительную анизотропию в механические свойства кристаллов.