Vliv superponovaného biaxiálního napětí na pevnost v tahu dokonalých krystalů z prvních principů

Influence of superimposed biaxial stress on the tensile strength of perfect crystals from first principles

journal article in Web of Science

en

Influence of biaxial stresses applied perpendicularly to the [100] loading axis on the theoretical tensile strength is studied from first principles. Ten crystals of cubic metals and three crystals of diamond ceramics were selected as particular case studies. Obtained results show that, within a limited range of biaxial stresses, the tensile strength monotonously increases with increasing biaxial tensile stress for most of the studied metals. Within the range, the dependence can be approximated by a linear function. Beyond the range, the dependence shows a maximum that appears usually in tensile range of biaxial stresses. On the other hand, some of the materials (Si, Ni, Cu, and Ge) exhibit maximum tensile strength at nearly uniaxial stress state and the superposition of both tensile and compressive biaxial stresses reduces the tensile strength. Unlike the other crystals, diamond revealed the maximum under compressive biaxial stress.

Vliv biaxiálního napětí aplikovaného kolmo k [100] ose zatížení na teoretickou pevnost v tahu je studována z prvních principů. Deset krystalů kubických kovů a tři krystaly diamantových keramik byly vybrány jako předmět studia. Získané výsledky ukazují, že v rámci omezeného rozsahu biaxiálních napětí pevnost v tahu monotoně roste s narůstajícím biaxiálním tahovým napětím pro většinu studovaných kovů. V rámci tohoto rozsahu lze závislost aproximovat lineární funkcí. Mimo tento rozsah závislost vykazuje maximum, které se obvykle objevuje v tahové oblasti biaxiálních napětí. Na druhou stranu, některé materiály (Si, Ni, Cu, a Ge) vykazují maximum tahové pevnosti při téměř jednoosém zatížení a superpozice tahového i tlakového biaxiálního napětí snižuje pevnost v tahu. Narozdíl od ostatních krystalů, diamant vykázal maximum za tlakového biaxiálního napětí.

Influence of biaxial stresses applied perpendicularly to the [100] loading axis on the theoretical tensile strength is studied from first principles. Ten crystals of cubic metals and three crystals of diamond ceramics were selected as particular case studies. Obtained results show that, within a limited range of biaxial stresses, the tensile strength monotonously increases with increasing biaxial tensile stress for most of the studied metals. Within the range, the dependence can be approximated by a linear function. Beyond the range, the dependence shows a maximum that appears usually in tensile range of biaxial stresses. On the other hand, some of the materials (Si, Ni, Cu, and Ge) exhibit maximum tensile strength at nearly uniaxial stress state and the superposition of both tensile and compressive biaxial stresses reduces the tensile strength. Unlike the other crystals, diamond revealed the maximum under compressive biaxial stress.

pevnost v tahu, biaxiální napětí, ab initio výpočty, vzájemná vazba složek napětí

tensile strength, biaxial stress, ab initio calculations, stress coupling

2007

30.07.2007

AMER PHYSICAL SOC

USA

1098-0121

PHYSICAL REVIEW B

76

2

5