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FeC合金拉伸行为的分子动力学模拟研究

李佳君 孙淼 吴慧娟 吕世宁 高有山 王爱红

李佳君, 孙淼, 吴慧娟, 吕世宁, 高有山, 王爱红. FeC合金拉伸行为的分子动力学模拟研究[J]. 钢铁钒钛, 2024, 45(4): 158-162. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.022
引用本文: 李佳君, 孙淼, 吴慧娟, 吕世宁, 高有山, 王爱红. FeC合金拉伸行为的分子动力学模拟研究[J]. 钢铁钒钛, 2024, 45(4): 158-162. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.022
Li Jiajun, Sun Miao, Wu Huijuan, Lü Shining, Gao Youshan, Wang Aihong. Molecular dynamics simulation study on the tensile behavior of FeC alloy[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2024, 45(4): 158-162. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.022
Citation: Li Jiajun, Sun Miao, Wu Huijuan, Lü Shining, Gao Youshan, Wang Aihong. Molecular dynamics simulation study on the tensile behavior of FeC alloy[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2024, 45(4): 158-162. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.022

FeC合金拉伸行为的分子动力学模拟研究

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.022
基金项目: 山西省自然科学基金(20210302123217);山西省专利推广实施资助专项(20171064);山西省研究生实践创新项目(2023SJ257);太原科技大学研究生教育创新项目(BY2022014);太原科技大学大学生创新创业训练计划(XJ2022178)。
详细信息
    作者简介:

    李佳君,1999年出生,男,硕士研究生,主要从事金属材料性能模拟以及机械结构疲劳寿命的研究,E-mail:737306177@qq.com

    通讯作者:

    高有山,1974年出生,男,博士,教授,主要从事工程机械电液传动与控制技术的教学科研工作,E-mail:2003011@tyust.edu.cn

  • 中图分类号: TF76,TL341

Molecular dynamics simulation study on the tensile behavior of FeC alloy

  • 摘要: 为了探究温度和应变率对FeC合金微观力学性能的影响,运用分子动力学方法对FeC合金进行了拉伸性能的模拟,得到了不同温度、不同应变率工况下FeC合金的应力应变曲线,并对其进行了分析,利用MATLAB对数据进行处理,建立了关于温度和应变率的FeC合金弹性模量和屈服强度的数学预测模型。结果表明:弹性模量和屈服强度的仿真值与数学模型的预测值之间的绝对误差最大分别为2.680 GPa和0.079 GPa,相对误差最大分别为1.680%和0.737%,数学预测模型能在一定程度上对弹性模量和屈服强度进行有效的预测。
  • 图  1  不同应变时的原子构型演化

    Figure  1.  Atomic configuration evolution under different strains

    图  2  温度效应下的应力应变曲线

    Figure  2.  Stress-strain curves under temperature effect

    图  3  FeC合金相同应变率不同温度下的应力应变曲线

    Figure  3.  Stress-strain curves under strain rate effect

    图  4  弹性模量与温度和应变率关系

    Figure  4.  Temperature and strain rate effects on the elastic modulus

    图  5  屈服强度与温度和应变率关系

    Figure  5.  Temperature and strain rate effects on the yield strength

    图  6  模型验证的应力应变曲线

    Figure  6.  Stress-strain curves by model validation

    表  1  结果统计

    Table  1.   Statistic results

    温度/KE/GPaQ/GPa
    1×109 s−15×109 s−11×1010 s−15×1010 s−11×1011 s−11×109 s−15×109 s−11×1010 s−15×1010 s−11×1011 s−1
    300207.165212.584213.059211.881213.06613.47813.58913.69613.89014.041
    400195.880197.963198.091198.596200.51412.15512.36912.45812.70512.879
    500186.006186.347185.781185.427188.83311.10211.32011.40011.65711.834
    600176.817176.904174.907174.036178.77310.22710.39810.53210.73911.034
    700168.936168.354165.489164.826170.2829.3449.5789.5959.90810.297
    800161.087161.185158.769158.424164.8418.5258.5918.7649.2589.354
    900153.050154.258151.722153.005159.7547.7087.9348.0378.4988.908
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    表  2  仿真条件

    Table  2.   Simulation conditions

    组号温度/K应变率×10−9/s−1
    13604
    245060
    358020
    473030
    58106
    下载: 导出CSV

    表  3  误差分析

    Table  3.   Error analysis

    组号E/GPaE的相对误差/%Q/GPaQ的相对误差/%
    预测值仿真值绝对误差预测值仿真值绝对误差
    1203.395204.518−1.123−0.54912.81112.8060.0050.039
    2192.23190.7381.4920.78212.20512.233−0.028−0.229
    3176.21176.0980.1120.06410.79310.7140.0790.737
    4162.192159.5122.6801.6809.5389.5240.0140.147
    5160.003160.439−0.436−0.2729.2189.1990.0190.207
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  • 收稿日期:  2023-06-29
  • 刊出日期:  2024-08-30

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