晶体塑性每日文章推荐（十七）

文章doi：10.1016/j.actamat.2023.119103

文章通过原位EBSD实验和晶体塑性有限元方法，研究了晶界迁移对局部变形的微观影响机制，并进行了定量分析，作者的研究结果表明，晶界迁移不会改变激活的滑移系统，同时晶界迁移造成的应力下降与孔隙闭合造成应力下降的机理类似，并探讨了GND造成的硬化，晶界迁移与材料拉伸行为的关联机制。研究对于增材结构的缺陷探讨具有较强的启发意义。

作者的研究对象为316L合金,包含两个不同温度历史的样品。如下图所示

原位的EBSD拉伸实验结果示意图

作者数值研究使用的本构模型

流动方程（热激活）：

硬化模型（位错理论）：

其中SSD的演化为：

gnd的计算：

基于L2范数最小化计算得到唯一解

材料参数为：

数值模型与实验结果为：

研究得到的结论为：

（1）晶界迁移显著缓解了孔隙周围的应力集中（从1100 MPa到830 MPa），对3μm到1μm的孔隙闭合表现出等效的应力缓解效果

（2）晶粒取向效应（~50 MPa）对空隙附近应力减轻的影响明显小于晶界迁移效应（~280 MPa）

推荐该文章的两个原因是：

（一）文章的概念图非常出色，同时思考问题很有工程意义。

（二）模型的数值方法计算GND和SSD以及热激活流动非常易于数值实现，同时数值计算非常高效，并在晶体塑性研究中被广泛用于。尤其是计算GND采用奇异值分解计算效率很高，其详细计算过程可以参考文献《A crystal plasticity FE model for deformation with twin nucleation in magnesium alloys》

截取部分文献的原始说明：

使用这种奇异值分解和316L这篇文献对应的材料参数，编写对应的本构模型，并进行二维和三维的数值测试，数值模型以及计算结果如下：

二维：

使用cpe4单元，包含42488个单元，200个晶粒，一端固定，另一端施加5%的位移边界条件，数值结果为：

几何模型：

应力分布：

等效塑性应变分布：

几何必须位错密度分布：

三维：

使用c3d8单元，包含32000个单元，200个晶粒，一端固定，另一端施加5%的位移边界条件，数值结果为：

几何模型：

应力分布：

等效塑性应变分布：

几何必须位错密度分布：