Vliv normálového napětí na ideální smykovou pevnost v kovalentních krystalech

Effect of normal stress on the ideal shear strength in covalent crystals

journal article in Web of Science

en

Critical shear stress under the superimposed hydrostatic and uniaxial normal stress conditions of C, Si, Ge, and SiC is evaluated by ab initio density functional theory calculations to investigate the response of ideal shear strength (ISS) to superimposed normal stresses in covalent crystals. We find a substantial difference in the responses of ISS to normal stress among the covalent crystals examined; e.g., hydrostatic compression increases the ISS of C but decreases that of Si, Ge, and SiC. The ISS is mostly a highly nonlinear and anisotropic function of normal stress. The results thus indicate that normal stresses can significantly affect the critical shear stress, which is crucial to interpreting experimental observations of crystal deformation, e.g., dislocation nucleation in nanoindentation.

Kritické smykové napětí za podmínek superponovaného hydrostatického a uniaxiálního normálového napětí C, Si, Ge, a SiC je počítáno ab initio výpočty (density functional theory) k výzkumu odezvy ideální smykové pevnosti na superponovaná napětí v kovalentních krystalech. Objevili jsme rozdíl v odezvách jednotlivých zkoumaných krystalů. Smyková pevnost je velice nelineární a anizotropní funkcí normálových napětí. Výsledky tedy naznačují, že normálové složky napětí mohou významně ovlivnit smykovou pevnost, což je důležité při vyhodnocování experimentálních technik, jako je nanoindentace.

Critical shear stress under the superimposed hydrostatic and uniaxial normal stress conditions of C, Si, Ge, and SiC is evaluated by ab initio density functional theory calculations to investigate the response of ideal shear strength (ISS) to superimposed normal stresses in covalent crystals. We find a substantial difference in the responses of ISS to normal stress among the covalent crystals examined; e.g., hydrostatic compression increases the ISS of C but decreases that of Si, Ge, and SiC. The ISS is mostly a highly nonlinear and anisotropic function of normal stress. The results thus indicate that normal stresses can significantly affect the critical shear stress, which is crucial to interpreting experimental observations of crystal deformation, e.g., dislocation nucleation in nanoindentation.

smyková pevnost, normálové napětí, ab initio

shear strength, normal stress, ab initio

2008

10.03.2008

AMER PHYSICAL SOC

ONE PHYSICS ELLIPSE, COLLEGE PK, MD 20740-3844 USA

1098-0121

PHYSICAL REVIEW B

77

3

100101–100101-4

4