Dr. Samir El Shawish in dr. Timon Mede z Odseka za reaktorsko tehniko na Institutu »Jo�ef Stefan« sta v sodelovanju z dr. Jeremyjem Hurom z Université Paris-Saclay, CEA (Francija) objavila znanstveni ?lanek »A single grain boundary parameter to characterize normal stress fluctuations in materials with elastic cubic grains« v reviji European Journal of Mechanics / A Solids.

V ?lanku je vzpostavljena statisti?na povezava med normalnimi komponentami napetosti na mejah zrn v polikristalu in tipom kristalne meje. Za slednjo je bilo pokazano, da jo dobro dolo?a en sam premišljeno izbran makroskopski parameter in sicer lokalni efektivni Youngov modul, ki predstavlja povpre?no togost neposredne okolice kristalne meje v smeri normale nanjo in prepleta geometrijski vidik meje s snovnimi lastnostmi materiala. Izka�e se, da vpeljani parameter efektivne trdote para zrn, ki oklepata izbrano mejo, skupaj z Zenerjevim indeksom elasti?ne anizotropije zadostuje za natan?no napoved fluktuacij normalnih napetosti na posameznih tipih mej v poljubnem materialu s kubi?no kristalno strukturo, s tem pa tudi za njihovo klasifikacijo glede na verjetnost pojavitve pove?anih napetosti pod zunanjo obremenitvijo. 

Analiza temelji na numeri?nem izra?unu napetosti z metodo kon?nih elementov za primer elasti?nih zrn s kubi?no kristalno strukturo. Porazdelitve normalnih napetosti na posameznih tipih mej med zrni so okarakterizirane s prvima dvema statisti?nima momentoma – povpre?no vrednostjo in standardno deviacijo. Najve?je normalne napetosti se tako najpogosteje pojavljajo na mejah zrn, katerih normale so usmerjene vzdol� smeri najve?je togosti v obeh okoliških zrnih, s tem pa je na teh mestih tudi pove?ana verjetnost za nastanek razpok, ki lahko vodijo v mehanske poškodbe in utrujanje materiala.

Slika: (a) Standardna deviacija distribucije normalnih napetosti na mejah zrn ð�‘ (ð�œ�ð�‘›ð�‘›âˆ•ð�›´) v odvisnosti od tipa kristalne meje, dolo?enega z vrednostjo efektivnega Youngovega modula ð��¸12 za ð�›¾-Fe. (b) Gostote verjetnosti (PDF) za ð�œ�ð�‘›ð�‘›âˆ•ð�›´ na posameznih tipih mej – od najmehkejših (001)-(001) mej z vrednostjo ð��¸12 = 0.35, pa do najbolj togih (111)-(111) mej z ð��¸12 = 1.