Pevnost bcc krystalů při kombinovaném smykovém a osovém namáhání z prvních principů

Strength of bcc crystals under combined shear and axial loading from first principles

journal article in Web of Science

en

Ab initio simulations of uniaxial tensile and compressive loading in <110> direction, <111>{110} shear and their superposition in six perfect crystals of bcc metals are performed using a plane wave code working within the framework of density functional theory. Under uniaxial compression, the crystal lattice transforms along an orthorhombic path that connects two bcc states and goes through one or two states of tetragonal symmetry. Such structural transformations determine compressive strengths of bcc crystals. On the other hand, reaching the maximum tensile stress coincides with vanishing of the shear strength in lattice planes perpendicular to the loading axis. The theoretical shear strength is found to be a decreasing (increasing) function of the applied tensile (compressive) normal stress in most studied cases. One of potential applications of this particular result is a prediction of shear instabilities in crystal lattices during tensile tests. Estimated critical tensile stresses related to shear instabilities in Mo and W under <110> tension are lower than the computed maximum tensile stresses and somewhat higher than experimental values.

Ab initio simulace jednoosého tahu a tlaku při zatížení v <110> směru, <111>{110} smyku a jejich superpozice v šesti dokonalé krystaly bcc kovů se provádí pomocí rovinná vlna kód pracuje v rámci hustoty funkční teorie. Pod jednoosé komprese, krystalové mřížce mění po orthorhombic cestě, která spojuje dvě Skrytá státy a projde jeden nebo dva státy tetragonální symetrii. Taková strukturální změny určení pevnosti v Skrytá krystalů. Na druhou stranu, dosažení maximální pevnosti v tahu se shoduje s mizení smykové pevnosti v mřížce rovinách kolmých k ose zatížení. V teoretické smykové pevnosti zjistí, že je klesající (rostoucí) funkce aplikovaného tahu (tlaku) normálové napětí ve většině případů studoval. Jednou z možných aplikací této konkrétní výsledek je předpověď smyku nestability v krystalové mřížky během tahové zkoušky. Odhadovaná kritické tahová napětí související s smykového nestability v Mo a W za <110> napětí je nižší než vypočtené napětí v tahu maximum a poněkud vyšší než experimentální hodnoty.

Ab initio simulations of uniaxial tensile and compressive loading in <110> direction, <111>{110} shear and their superposition in six perfect crystals of bcc metals are performed using a plane wave code working within the framework of density functional theory. Under uniaxial compression, the crystal lattice transforms along an orthorhombic path that connects two bcc states and goes through one or two states of tetragonal symmetry. Such structural transformations determine compressive strengths of bcc crystals. On the other hand, reaching the maximum tensile stress coincides with vanishing of the shear strength in lattice planes perpendicular to the loading axis. The theoretical shear strength is found to be a decreasing (increasing) function of the applied tensile (compressive) normal stress in most studied cases. One of potential applications of this particular result is a prediction of shear instabilities in crystal lattices during tensile tests. Estimated critical tensile stresses related to shear instabilities in Mo and W under <110> tension are lower than the computed maximum tensile stresses and somewhat higher than experimental values.

Teoretická pevnost, smyl a tlak, superpozice napětí, strukturní transformace, bcc kovy, ab initio výpočty

theoretical strength, shear and compression, stress superposition, structural transformation, bcc metals, ab initio calculations

2012

01.04.2012

0927-0256

55

1

337–343

7