La plasticidad cristalina es una técnica computacional de mesoescala que tiene en cuenta la anisotropía cristalográfica al modelar el comportamiento mecánico de materiales policristalinos . La técnica se ha utilizado normalmente para estudiar la deformación mediante el proceso de deslizamiento ; sin embargo, existen algunos tipos de plasticidad cristalina que pueden incorporar otros mecanismos de deformación como macla y transformaciones de fase. [1] La plasticidad del cristal se utiliza para obtener la relación entre tensión y deformación que también captura la física subyacente a nivel del cristal. Por lo tanto, puede usarse para predecir no sólo la respuesta tensión-deformación de un material, sino también la evolución de la textura , las distribuciones de campos micromecánicos y las regiones de localización de deformaciones. [2] Las dos formulaciones ampliamente utilizadas de plasticidad cristalina son la basada en el método de elementos finitos conocido como Método de Elementos Finitos de Plasticidad Cristalina (CPFEM), [3] que se desarrolla en base a la formulación de deformaciones finitas para la mecánica, y una formulación espectral. formulación que es más eficiente computacionalmente debido a la rápida transformada de Fourier , pero se basa en la formulación de pequeñas deformaciones para la mecánica. [4] [5]
La plasticidad cristalina supone que cualquier deformación que se aplica a un material se adapta mediante el proceso de deslizamiento, donde se produce un movimiento de dislocación en un sistema de deslizamiento. Además, se supone que la ley de Schmid es válida, donde se dice que un sistema de deslizamiento dado está activo cuando el esfuerzo cortante resuelto a lo largo del sistema de deslizamiento excede el esfuerzo cortante resuelto crítico del sistema de deslizamiento. Dado que la deformación aplicada ocurre en el marco de referencia de la muestra macroscópica y el deslizamiento ocurre en el marco de referencia del monocristal, para aplicar consistentemente las relaciones constitutivas, se requiere un mapa de orientación (por ejemplo, usando ángulos de Bunge Euler ) para cada grano en el policristal. Esta información de orientación se puede utilizar para transformar los tensores relevantes entre el marco de referencia del cristal y el marco de referencia de la muestra. Los sistemas de deslizamiento se describen mediante el tensor de Schmid, que es el producto tensorial del vector de Burgers y la normal del plano de deslizamiento, y el tensor de Schmid se utiliza para obtener el esfuerzo cortante resuelto en cada sistema de deslizamiento. Cada sistema de deslizamiento puede sufrir diferentes cantidades de cizallamiento, y obtener estas velocidades de cizallamiento es el punto crucial de la plasticidad cristalina. Además, al realizar un seguimiento de la deformación acumulada, la tensión de corte resuelta crítica se actualiza de acuerdo con varios modelos de endurecimiento (por ejemplo, la ley de endurecimiento de Voce), y esto recupera la respuesta macroscópica de tensión-deformación observada para el material. La evolución de la textura se captura actualizando la orientación cristalográfica de los granos en función de cuánto se deforma cada grano. [2] [5]