采用张量理论的双晶硅晶向结构对弹性模量的机制影响分析

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1、材料研究现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2014年第2期采用张量理论的双晶硅晶向结构对弹性模量的机制影响分析王川，刘英杰，洪涛，吴晓冬，刘世豪(1江苏中烟工业有限责任公司南京卷烟厂生产制造处，南京210019；2南京航空航天大学机电学院，南京210016)摘要：采用张量理论描述了基于双晶硅晶体的应力、应变关系，通过应变能密度公式说明了弹性模量和晶体方向余弦之间存在的关联。运用ANSYS软件建立双晶硅模型，通过模拟计算结果表明，基于双晶硅材料的晶向和弹性模量之间呈正弦规律变化。关键词：张量；双晶硅；晶向；弹性模量中图分类号：TH123+．3

2、文献标志码：A文章编号：1671133(2014)02—0o32--o5Theinfluenceanalysisoflatticeorientationstructuretoelasticconstantofbi．crystalsiliconbasedontensorWangChuan，LiuYingjie，HongTao，WuXiaodong，LiuShihao(1Production-manufacturingDepartment，NanjingCigaretteFactoryofChinaTobaccoJiangsuIndustrialCorporation，Nanjing

3、210019，China；2CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Therelationshipbetweenstressandstrainbasedonbi-crystalsiliconwasdeducedthroughtensortheory．Consideringthecaseofstrainenergydensity，theassociationexistsbetweenel

4、asticconstantandcrystaldirectioncosinewasdescribed．Thebi—crystalsiliconmodelwascreatedusingtheANSYSsoftware．Throughsimulatingcalculation，theresultindicatesthatthelatticeO—rientationandelasticconstantshowthesinerulechangebasedonthebi-crystalsilicon．Keywords：tensor；bi．crystalsilicon；latticeorie

5、ntation；elasticconstant料中晶向的变化对弹性模量的影响，为提高晶体强度0引言设计提供一定的理论依据。弹性模量是材料在弹性变形范围内单位面积上1晶向和弹性模量的概念所能承受的最大力，晶体因原子排列的规律性而呈现各向异性，不同的晶体由于生长方向的不同而呈现出1．1晶向概念物理和化学性质不同⋯，其强度和抗振性能亦不同。晶格中由原子组成的平面叫晶面；由原子组成的研究人员目前对不同晶向下的晶体力学行为尚缺乏直线代表晶体空间内的一个方向，叫晶向。由于晶体在不同的晶面、晶向上原子排列不同，原子的密度和充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的晶原子间的结合力大小不同，因

6、而引起机械、物理和化体力学设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方学性能的差异。晶向就是通过晶体中原子中心的不法进行研究。意大利超高速卷接包装机组GDX2．同方向的原子列。晶列示意图如图1所示。图1中，H1000，其卷烟速度达到20000支／分钟以上，由于该设想在该晶格中任取一点0作为原点，并以基矢X、机组的诸多元部件应用了大量晶体材料，例如晶体硅及其碳化物等，晶体材料的损坏已经成为制约高速卷Y、z为轴建立坐标系0一XYZ，于是在通过此原点的晶烟机组设备有效作业率的重要因素。本文以双晶硅列上，沿晶向方向任一晶格点的位矢为Ol+口Y+为例，以广义胡克定律为理论基础，探讨双晶硅材，则

7、晶向就用Ot、卢、y来表示，写成[Ol卢]，标志32王川，等：采用张量理论的双晶硅晶向结构对弹性模量的机制影响分析2014年第2期晶向的这组数称为晶向指数。据是对称分布的，即S=S。，S：=S，等等。应变、应X力关系用柔性系数矩阵表示为：麒oOyy(2)s}zySy式中：占、分别为YZ、ZX、XY平面内的应变；图1晶列示意图s分别为、y、z方向上的应变；or—oror分由于晶体具有对称性，有对称性联系着的那些晶别为、y、z方向上的应力，oror、or分别为yZ、向可以方向不同，但