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活动断裂的断层结构特征和变形机制:以曲江断裂为例

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大地构造与成矿学 2024年第3期48卷 446-459页

作者：林浩汪意刘金锋崔亚王洋中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力与地质灾害重点实验室广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082

活动断裂出露于浅层或地表,其变形条件具有低温、低围压、高应变速率的特点,对于调节地壳变形具有重要意义。断裂带的结构与变形特征反映了岩石对脆性破裂的力学响应,这对于评价断裂活动性,揭示断裂带的形成与演化过程具有重要意义。本... 详细信息

活动断裂出露于浅层或地表,其变形条件具有低温、低围压、高应变速率的特点,对于调节地壳变形具有重要意义。断裂带的结构与变形特征反映了岩石对脆性破裂的力学响应,这对于评价断裂活动性,揭示断裂带的形成与演化过程具有重要意义。本文以滇西地区地震活动频繁的曲江断裂为研究对象,通过露头尺度、微观尺度的构造解析并结合有限元模拟,探究该活动断裂的结构特征及变形演化机制。野外观测表明基岩区发育的活动断层一般由断层核和破碎带组成,断层核内可见未固结或弱固结的断层泥和断层角砾,吸收和容纳了绝大多数应变;破碎带内广泛发育裂隙以及次级断裂。微观变形组构揭示基岩断裂形成过程中岩石矿物发生显著碎裂作用、细粒化和碎屑流动,导致岩石强度显著降低。本次研究使用有限元方法,采用理想弹塑性模型和库仑屈服准则,通过杨氏模量表征断层破裂程度,模拟了含断层岩体在固定的位移约束条件下应变分布情况。模拟结果结合不同尺度的构造观察指示,断裂带中杨氏模量相对较小的先存破裂会吸收较多的应变,进而发育成断层核;周缘的次级断裂和裂隙构成破碎带,起到调节应变的作用。断裂带在演化过程中经历了由应变分散向应变集中的转变。

关键词：曲江断裂断层结构变形机制构造解析有限元模拟杨氏模量

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孪晶取向对Au纳米线变形机制影响的模拟

中国有色金属学报 2024年第1期34卷 196-206页

作者：邹鹏飞侯兆阳肖启鑫李克凡高全华王真高磊长安大学理学院西安710064

本文采用分子动力学方法,阐明了Au纳米线各力学特性参数随孪晶取向角度的变化规律,以及不同变形机制发生的孪晶取向角度范围。结果表明:在较小孪晶取向角度下(0°<θ<90°),纳米线具有较高的强度,不全位错与孪晶面相互作用引起的应变局... 详细信息

本文采用分子动力学方法,阐明了Au纳米线各力学特性参数随孪晶取向角度的变化规律,以及不同变形机制发生的孪晶取向角度范围。结果表明:在较小孪晶取向角度下(0°变形;在中等孪晶取向角度下(18°≤θ≤75°),退孪生主导了Au纳米线塑性变形,尤其是30°≤θ≤60°时,完全退孪生引发的应变硬化,使得纳米线具有较高塑性;在较大孪晶取向角度下(75°变形。

关键词： Au纳米线分子动力学模拟孪晶取向变形机制

基于模拟-建模研究化学与温度对难熔高熵合金力学行为和变形机制的影响

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Acta Mechanica Sinica 2024年第2期40卷 103-115页

作者：李甲任思危刘彬 Peter K.Liaw 方棋洪 State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body College of Mechanical and Vehicle EngineeringHunan UniversityChangsha410082China State Key Laboratory of Powder Metallurgy Central South UniversityChangsha410083China Department of Materials Science and Engineering The University of TennesseeKnoxville37996USA

难熔高熵合金在高温下表现出优异的性能,突破了传统高温合金的工作温度上限.我们采用原子模拟研究了化学元素分布和温度对等原子比MoNbTaW难熔高熵合金变形机制的影响.根据微观结构演化,建立了基于微观结构的本构模型,定量评估多种强化... 详细信息

难熔高熵合金在高温下表现出优异的性能,突破了传统高温合金的工作温度上限.我们采用原子模拟研究了化学元素分布和温度对等原子比MoNbTaW难熔高熵合金变形机制的影响.根据微观结构演化,建立了基于微观结构的本构模型,定量评估多种强化机制的贡献.结果表明,应变硬化后,流动应力随应变呈锯齿状剧烈波动.由于退火结构的溶质浓度降低,温度升高降低了应变硬化率和流动应力波动幅度.变形孪晶在变形机制中起着关键作用,能够通过位错基塑性和晶粒中的非晶形核进一步调节局部变形.有序结构的存在强烈影响了应力和应变分配.固溶强化和晶界强化对流动应力的贡献很大,孪晶强化对流动压力的贡献很小.原子模拟和力学模型为深入理解难熔高熵合金变形行为及性能的精确预测提供依据.

关键词：流动应力固溶强化强化机制高温合金高熵合金变形机制晶界强化溶质浓度

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新型镍钴基高温合金拉伸性能和变形机制研究

稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 113-123页

作者：王晨王兴茂于鸿垚王联波王瑞程体娟郭彩玉毕中南王占勇上海应用技术大学材料科学与工程学院上海201418 钢铁研究总院高温合金新材料北京市重点实验室北京100081 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050

采用SEM、EBSD和TEM研究了室温(25℃)和中温(650、700和750℃)下新型镍钴基高温合金力学性能及其变形机制。结果表明:室温下,合金的屈服强度和延伸率分别是1176 MPa和22.5%,主要的变形机制为大量位错发生滑移,不全位错切割γ′相形成孤... 详细信息

采用SEM、EBSD和TEM研究了室温(25℃)和中温(650、700和750℃)下新型镍钴基高温合金力学性能及其变形机制。结果表明:室温下,合金的屈服强度和延伸率分别是1176 MPa和22.5%,主要的变形机制为大量位错发生滑移,不全位错切割γ′相形成孤立层错。当温度达到650℃时,观察到微孪晶切割二次γ′相和γ基体,以连续层错切割二次γ′相和γ基体变形为主。在700~750℃时,以连续层错和微孪晶同时切割二次γ′相和γ基体为主,并且层错的长度和微孪晶的厚度随温度的升高而增加。650~750℃范围内,切割一次γ′相的机制从APB转变到孤立层错。讨论了中温条件下变形机制随温度的变化以及微孪晶、层错等的形成机制。其中给出了a/6不全位错剪切γ′相形成超点阵外禀层错(SESF)的一种原子互换扩散模型,解释微孪晶的形成过程,为进一步研制高性能水平的新型镍钴基高温合金提供参考。

关键词：镍钴基高温合金拉伸性能变形机制层错微孪晶

轧制方向对ZIRLO合金织构及变形机制的影响

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塑性工程学报 2024年第3期31卷 134-143页

作者：李瑞张聪惠朱文光李智宇蒲娇西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710000

以核用Zr-Sn-Nb系ZIRLO合金为研究对象,对其沿板的长度和宽度方向轧制后的组织及织构演变进行研究,并采用电子背散射衍射和晶内取向差转轴方法,对轧制过程中开启的滑移系进行了分析并统计了不同变形量下各滑移系的占比情况。结果表明:... 详细信息

以核用Zr-Sn-Nb系ZIRLO合金为研究对象,对其沿板的长度和宽度方向轧制后的组织及织构演变进行研究,并采用电子背散射衍射和晶内取向差转轴方法,对轧制过程中开启的滑移系进行了分析并统计了不同变形量下各滑移系的占比情况。结果表明:沿不同方向轧制并未改变织构类型,但织构特征存在一定的差异。沿长度方向轧制形成近似椭圆状的双峰织构,而沿宽度方向轧制最终形成更加集中且对称的双峰织构。变形量不同,主导的变形模式不同。小变形量时柱面滑移主导变形,随着变形量的增大,基面和锥面滑移的活性增强。沿板宽方向轧制时产生更多的{1012}孪晶协调变形且大变形量下基面和锥面滑移的数量多于长度方向。

关键词： ZIRLO合金 EBSD IGMA 织构变形机制

CuSn10P1合金晶间偏析对拉伸断裂行为的影响及变形机制

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塑性工程学报 2024年第8期31卷 171-178页

作者：刘章兴文科李永坤熊文韬王志杰周荣锋昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650032 昆明理工大学城市学院云南昆明650051

在室温和拉伸速度1 mm·min^(-1)的条件下,对两种不同晶间偏析程度的CuSn10P1合金进行了单向拉伸试验。结果表明,半固态合金抗拉强度和断后伸长率相比液态合金分别提高30.7%和378.7%。在拉伸过程中,两种材料的裂纹都是沿晶间和α相高锡... 详细信息

在室温和拉伸速度1 mm·min^(-1)的条件下,对两种不同晶间偏析程度的CuSn10P1合金进行了单向拉伸试验。结果表明,半固态合金抗拉强度和断后伸长率相比液态合金分别提高30.7%和378.7%。在拉伸过程中,两种材料的裂纹都是沿晶间和α相高锡过渡层扩展,但是半固态CuSn10P1合金具有更优异的力学性能。这主要归因于半固态CuSn10P1合金具有较少的晶间组织、更细小的晶粒尺寸和更高的Sn元素固溶度。断裂后,在半固态CuSn10P1合金的α相高锡过渡层区域发现了变形孪晶,说明其变形机制由滑移机制向孪生机制转变。

关键词： CuSn10P1合金晶间偏析断裂行为变形机制

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超细晶纯钛动态力学响应及变形机制

塑性工程学报 2024年第8期31卷 155-163页

作者：李帅康刘晓燕杨西荣罗雷王敬忠西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055

采用分离式霍普金森压杆技术在应变速率为2000~3000 s^(-1)和温度为300~450℃条件下对超细晶纯钛进行了动态冲击实验,研究了其动态力学响应及变形机制,并利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对变形后的微观组织进行了表征。结果表明:超... 详细信息

采用分离式霍普金森压杆技术在应变速率为2000~3000 s^(-1)和温度为300~450℃条件下对超细晶纯钛进行了动态冲击实验,研究了其动态力学响应及变形机制,并利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对变形后的微观组织进行了表征。结果表明:超细晶纯钛的真应力-真应变曲线呈现出明显的“双应力峰”特征,随着应变速率的增加和温度的降低,其屈服强度和流变应力提高,表现出正应变速率敏感性和负温度敏感性。在应变速率为2000~3000 s^(-1)的范围内,超细晶纯钛的应变速率敏感性指数m为0.12~0.17。当应变速率大于2500 s^(-1)时,超细晶纯钛试样出现绝热剪切带,绝热剪切带产生的临界应变为0.316。在动态冲击载荷下,超细晶纯钛的变形机制由低温时的位错密度增加和位错胞形成转变为高温时的几何动态再结晶和晶粒粗化。

关键词：超细晶纯钛动态力学行为变形机制组织演变绝热剪切带

Mn含量对Mg-1Al合金微观组织和变形机制的影响

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材料热处理学报 2024年第1期45卷 70-77页

作者：彭怡张丹颜宏伟彭鹏龙帅张诚杨青山戴庆伟重庆科技学院冶金与材料工程学院重庆401331

采用拉伸实验、扫描电镜、电子背散射衍射技术和粘塑性自洽(VPSC)模拟计算等方法分析了不同Mn含量对挤压Mg-1Al-xMn(x=1、2和3,mass%)合金微观组织和塑性变形机制的影响。结果表明:随着Mn含量从1 mass%增加至3 mass%,Mg-1Al挤压合金的... 详细信息

采用拉伸实验、扫描电镜、电子背散射衍射技术和粘塑性自洽(VPSC)模拟计算等方法分析了不同Mn含量对挤压Mg-1Al-xMn(x=1、2和3,mass%)合金微观组织和塑性变形机制的影响。结果表明:随着Mn含量从1 mass%增加至3 mass%,Mg-1Al挤压合金的强度和塑性得到同步提升,其中Mg-3Mn-1Al合金的力学性能表现良好,拉伸屈服强度、极限拉伸强度和断裂伸长率分别为302 MPa、325 MPa和21%。随着Mn含量的增加,Mg-1Al挤压合金中的第二相数量显著增加,且沿着挤压方向呈带状分布,Mg-3Mn-1Al合金的晶粒最细小,出现明显的混晶组织,平均晶粒尺寸为1.31μm。VPSC模拟结果表明,在Mg-1Al合金中加入Mn元素可以有效抑制基面滑移的启动,有利于促进锥面滑移系的激活,非基面滑移的启动能够有效协调应变,进而提升合金的塑性变形能力,最终实现强度和塑性的同步提升。

关键词：镁合金晶粒组织变形机制

库水位-降雨耦合作用下凉水井滑坡的变形机制

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土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：陈超王煜成王鲁琦方祥位王凯王子乾中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司重庆市地质矿产勘查开发局南江水文地质工程地质队重庆大学土木工程学院

库水位变化和降雨是影响三峡库区滑坡失稳破坏的主要因素，凉水井滑坡受库区试验性蓄水影响变形后发布预警，目前滑坡活动趋于稳定但变形机制仍不明确。结合凉水井滑坡近年来的监测数据，在考虑滑坡位移阶跃演进变化的基础上，利用多年... 详细信息

库水位变化和降雨是影响三峡库区滑坡失稳破坏的主要因素，凉水井滑坡受库区试验性蓄水影响变形后发布预警，目前滑坡活动趋于稳定但变形机制仍不明确。结合凉水井滑坡近年来的监测数据，在考虑滑坡位移阶跃演进变化的基础上，利用多年库水位变化和降雨数据，建立滑坡的水力计算模型，研究库水位变动和降雨共同作用下滑坡的渗流场、稳定性和位移变化规律，探讨凉水井滑坡内在变形机制。研究结果表明，滑坡前部和后部的渗流场分别主要受库水位和降雨影响，中部则受到两者的联合作用；滑坡稳定性系数随库水位涨落而呈周期性变化，降雨进一步降低了滑坡整体稳定性；滑坡地表位移呈阶跃式上升趋势，库水位下降引起位移跃迁增长，库水位上升使位移变化趋于稳定。总体上，凉水井滑坡在库水位变动和降雨共同作用下，地下渗流场发生变化引起水力条件改变导致滑坡产生变形，目前滑坡变形主要集中在坡脚处，变形范围逐渐向后延伸，滑坡中后部变形稳定。库水位变化对滑坡变形影响比较明显，库水位变化速率较大的年份，应当注意加强对滑坡变形的预警监测。

关键词：凉水井滑坡库水位降雨数值计算变形机制