高熵合金球形纳米压痕模型及其晶体塑性特征

科学讲座6（2023）100206高熵合金的纳米压痕模型Karol Frydrych， Stefanos Papanikolaou国家核研究中心，UL。 Andrzeja SoRuttana 7，05-400 Otwock，Poland自动清洁装置保留字：高熵合金晶体塑性有限元法浓固溶体合金A B标准在演讲中，我们介绍了我们在球形纳米压痕连续建模方面的贡献，特别是在所谓的高熵合金（HEAs）的背景高熵合金由于其潜在的优异性能，近年来引起了人们的广泛关注第一部分是晶体塑性参数的优化。基于进化算法的结果，我们提出了在压痕试验中获得的数据（载荷-穿透曲线，表面形貌）的选择类型如何影响参数优化的效率和准确性谈话的第二部分涉及的联合连续各向同性晶体塑性模型。该模型的建立是为了解决在HEAs的分子动力学（MD）模拟中观察到的现象也就是说，这些合金中存在的无序导致表面形貌和位错图案显示出结晶塑性和各向同性塑性的特征。这就是为什么我们认为，在连续介质水平上，最好考虑晶体和各向同性塑性贡献。这种方法的结果相比，MD的结果进行了讨论。V i deo n andP re se nt t 或g/10.1016/j。我的天啊。2023. 100206图和表图1.一、一个计划显示的仪器压痕试验研究薄层的机械性能的有用性。通讯作者。电子邮件地址：karol. ncbj.gov.pl（K. Frydrych）。h tt p：//dx. 多岛或g/10。1016/j。我的天啊。20 23。1 0 0 20 6收稿日期：2023年1月12日;收稿日期：2023年3月21日;接受日期：2023年3月21日可在线获取xXXX27 7 2 - 56 93/©20 2 3TheAuth or s. 由ElsevierLtd提供。 这是一个不依赖于CCBY许可证的操作（http：//c re ati ve c m m ons. 或g/l ic enss/by/4. 0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表科学讲座杂志首页：www.elsevier.es/sctalkK. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）1002062图二、 在硬化参数的进化算法优化的情况下，球形压痕的晶体塑性有限元模拟中使用的网格：a）整个网格，b）最精细的区域[1]。图3.第三章。显示参数优化背后的一般思想的方案。K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）1002063图四、一个显示应用进化算法背后思想的方案[1]。K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）1002064图五、使用参考参数进行模拟的结果：a）载荷-位移曲线，b）一个高度（以微米为单位的高度值）周围的表面形貌图。K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）1002065图六、显示如何计算两个曲面之间差异的方案。将两个表面映射到点的规则网格上，然后将每个点的高度差异相加。图7.第一次会议。两个不同初始群体在后续世代的标准化差异（总差异除以第一代差异）[1]。图8.第八条。与参考模拟[ 1 ]的载荷-位移曲线相比，最后一代（两个不同初始群体）最高等级个体参数的力-位移曲线。K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）1002066图9.第九条。与参考模拟[ 1 ]的表面形貌图相比，上一代（两个不同初始种群）最高排名个体参数的表面形貌图。图10个。 每个EA结果与参考模拟之间的表面形貌差异图[1]。K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）1002067图十一岁初始种群1.：与参考模拟（Truth）相比，后代中排名最高的个体的参数值 参数范围以红色显示[1]。（有关本图例中颜色的解释，请参阅本文的网络版本K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）1002068图12个。初始种群2.：与参考模拟（Truth）相比，后代中排名最高的个体的参数值参数范围以红色显示[1]。图13岁载荷-位移曲线对每个硬化参数值变化的敏感性[1]。K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）1002069图十四岁表面形貌差异（相对于参考表面形貌）对改变每个硬化参数值的敏感性[1]。K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）10020610图十五岁 流程图显示了NOMATENCoE处理高熵合金的工作计划。图十六岁从分子动力学模拟的球形纳米压痕与R = 5 nm在不同的原子组成的原子位移的3D地图。模拟由NOMATEN CoE的Javier Dominguez进行[2]。K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）10020611图十七岁 比较了晶体塑性模型、各向同性塑性模型和复合模型对球形压痕的连续模拟结果。[2]的文件。图十八岁多晶体模拟中用于建立屈服面点的网格划分和加载方向。K. Frydrych，S.Papanikolaou科学讲座6（2023）10020612图十九岁用三种不同的模型得到了归一化屈服点。J2屈服面也显示[2]。CRediT作者贡献声明Karol Frydrych：软件，数据管理，写作&Stefanos Papanikolaou：概念化，方法论，监督。数据可用性数据将根据要求提供致谢来自国家核研究中心的Javier Dominguez因提供球形纳米压痕测试的分子动力学模拟结果而受到我们感谢欧盟Horizon2020研究和创新计划根据2019年12月15日的资助协议提供的支持。857470和欧洲区域发展基金通过基金会的Polish科学国际研究议程加计划资助号。MABPLUS/2 018/8。申报利益作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用[1] KarolFrydrych ， StefanosPapanikolaou ， Unambibientidentificationofcrystalplasticity parameters from spherical indentation ， Crystals 12 （ 10 ） （ 2022 ）1341，https://doi.org/10.3390/cryst12101341.[2]Karol Frydrych ， Francisco Javier Dominguez Gutierrez ， Mikko Alava ， StefanosPapanikolaou， 浓缩固溶体的多 尺度 纳米 压 痕建 模： 连 续 塑性模 型，正在审查 2022https://doi.org/10.48550/arXiv.2206.11833。进一步阅读[1]YuriN. 劳伦特·奥谢茨基Beland，AlexanderV. 张燕文，张燕文，化学无序高浓度合金中迟滞扩散 的 存 在 和 起 源 ， Curr 。 SolidStateMater.Sci.22 （ 2018 ） 65 ，https://doi.org/10.1016/j.cossms.2018.05.003。[2]陈https://doi.org/10.1007/978-94-015-9763-0辉，塑性力学与结构力学，北京，2001。Karol Frydrych博士是Stefanos Papanikolaou教授领导的材料结构、信息学和功能（MASIF）小组的高级科学家。该小组是波兰奥特沃克国家核研究中心（NCBJ）NOMATEN CoE的一部分Karol Frydrych于2013年获得华沙理工大学（WUT）土木工程硕士学位他的工程师和硕士论文致力于高层建筑的设计和分析。然后，他加入了波兰科学院基础技术研究所（也在华沙），并于2017年获得博士学位。力学学位本论文的主题是利用晶体塑性理论模拟高比强度金属然后，他在梅斯的LEM 3担任博士后，在那里他开发了弹性-粘塑性自洽（EVPSC）的代码，并将其应用于模拟印刷电路板中的铜的行为最后，他开始对核反应堆感兴趣，并在WUT参加了为期一年的核电工程文凭课程后，他开始在NCBJ的现任职位上工作他目前的研究兴趣涵盖晶体塑性、纳米压痕建模（包括辐照和尺寸效应）以及无损评估、数字图像相关性和机器学习的各个方面。Stefanos Papanikolaou教授是波兰国家核研究中心多功能材料的NOMATEN中心的材料结构、信息和功能（MASIF）小组的资深教授和研究小组负责人。他拥有雅典国立大学物理学学士学位他拥有伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学硕士和博士学位他在康奈尔大学物理系从事博士后工作，然后在耶鲁大学、约翰霍普金斯大学和西弗吉尼亚大学任职Papanikolaou于2013年获得荷兰研究委员会的国际竞争力5年VIDI卓越奖，并于2018年获得研究卓越奖他的研究兴趣是材料信息学和机器学习。最近的焦点一直致力于材料力学行为多尺度建模的统计方法的理论和应用一些最关键的结果可能是FCC和BCC金属微柱微观力学中的尺寸，速率和随机效应的阐明，晶体和非晶塑性之间的联系，以及它们与材料信息学和机器学习方法的联系，最近特别突出的是使用深度神经网络研究弹性不稳定性，应用于塑性，损伤和断裂。