Entwicklung einer Kontinuumsbeschreibung für die Versetzungsmobilität in Versetzungsnetzwerken

Eine physikalisch begründete dreidimensionale Kontinuumsformulierung der plastischen Verformung von Metallen benötigt neben einer kinematischen Beschreibung der Bewegung gekrümmter Versetzungslinien eine adäquate Homogenisierung der Versetzungswechselwirkungen. Insbesondere die Beschreibung von Versetzungsnetzwerken erfordert eine Verbindung der gleitsystemgebundenen Versetzungsbewegung mit der gleitsystemübergreifenden Ausprägung der Interaktion und Reaktion von Versetzungen. Basierend auf Beobachtungen in diskreten Versetzungsdynamiksimulationen wird ein Modell der Mobilität von Versetzungsnetzwerken entwickelt, dass neben der Versetzungsbewegung und Versetzungsinteraktion auch explizite Versetzungsreaktionen, sowie Quergleiten berücksichtigt. Neben der Versetzungsmultiplikation haben die berücksichtigten Mechanismen auch eine Stabilisierung von Versetzungen zur Folge. Vereinfachte Beispiele zeigen, dass die Homogenisierung zugrundeliegender physikalischer Mechanismen zu einem Anstieg der Versetzungsdichte auf unbelasteten Gleitsystemen, sowie zu einer gleitsystemübergreifenden Limitierung der Versetzungsbewegung führt. Anhand von Vergleichen mit Ergebnissen diskreter Versetzungsdynamiksimulationen wird deutlich, dass das Modell im Gegensatz zu existierenden Formulierungen in der Lage ist die Mobilität von Versetzungsnetzwerken adäquat zu reproduzieren. Damit wird die Verfestigung als eine Folge der Evolution von Versetzungsnetzwerken erreicht, welche wiederum aus einem Zusammenspiel aus plastischer Scherung, Versetzungsmultiplikation und Limitierung von Versetzungsbewegung entsteht.