【摘 要】
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氦泡内的氦密度及其内压对含氦泡辐照材料的力学性能具有重要影响,论文采用分子模拟方法系统地研究了面心立方金属铜材料内氦泡平衡内压及其尺度效应、温度效应和引起的应力
【机 构】
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上海大学力学与工程科学学院,上海,200444;上海市应用数学和力学研究所,上海,200444;上海市能源工程力学重点实验室,上海,200444;上海大学计算中心,上海,200444
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氦泡内的氦密度及其内压对含氦泡辐照材料的力学性能具有重要影响,论文采用分子模拟方法系统地研究了面心立方金属铜材料内氦泡平衡内压及其尺度效应、温度效应和引起的应力场.基于能量最小原理与应力平衡准则,提出了确定平衡内压的方法,研究发现:(1)采用能量最低原理与应力平衡准则所获得的平衡内压是自洽的;(2)存在一个临界尺度,当氦泡孔径小于该临界尺度时,平衡内压出现反常尺度效应,即当氦泡孔径小于3 nm时,平衡内压并不随孔径减小而明显增大,甚至出现减小的异常现象;(3)传统采用基于球形孔洞的理论公式估算严重高估了氦泡平衡内压,引起的误差随氦泡孔径减小而显著增大,如孔径为3 nm时,误差超过63％;(4)由于纳米孔洞多面体特性和材料的各向异性,即使在平衡内压条件下,基体铜材料内仍存在一定的应力分布,该应力体现出显著的局域特征,即随着距孔洞中心距离的增加而快速下降.此外,论文还提出采用时间平均叠加区域平均来减小热涨落对应力场的影响,取得了较好的效果.
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