Ця симуляція візуалізує, як дислокації ковзають крізь кристалічну ґратку, спричиняючи пластичну деформацію. Атоми зображено сіткою, спотвореною пружним полем деформацій крайової дислокації, обчисленим за класичним ізотропним континуальним розв'язком із коефіцієнтом Пуассона 0,3. Коли прикладене дотичне напруження досягає межі текучості, позначена напівплощина (⊥) ковзає на один параметр ґратки за крок, залишаючи позаду незворотне ковзання. Це показує, чому метали деформуються за значно нижчого напруження, ніж потрібно було б для одночасного розриву всіх зв'язків.
Крайова дислокація — зайва напівплощина атомів — що рухається крізь ґратку під дією зсуву. Положення атомів зміщені за класичним полем зміщень крайової дислокації u_x = (b/2π)[θ + xy/(2(1−ν)r²)], а колірна карта забарвлює атоми у бірюзовий під час стиснення та в помаранчевий під час розтягу. Ґратку супроводжують жива крива напруга–деформація та схематична діаграма.
Оберіть режим (Крайова, Гвинтова або Декілька). Регулюйте повзунки прикладеного напруження σ (0–200 МПа), межі текучості τ_c (20–180 МПа), температури (0–1000 К) та параметра ґратки a. Використовуйте Пауза/Грати, «Ковзання» для примусового акту ковзання та Скинути. Результати показують стан, позицію дислокації, величину вектора Бюргерса та кількість ковзань.
Концепцію дислокації незалежно запропонували Тейлор, Орован і Поляньї у 1934 році, щоб пояснити, чому реальні кристали течуть за напружень, приблизно в тисячу разів нижчих за теоретичний ідеал — проте безпосередньо дислокації спостерігали лише у 1950-х роках завдяки просвічувальній електронній мікроскопії.
Дислокація — це лінійний дефект у кристалі, де порушено правильне розташування атомів. Крайова дислокація — це край зайвої напівплощини атомів, позначений тут символом ⊥. Оскільки в кожен момент перебудовуватися мусять лише атоми вздовж цієї лінії, кристал може деформуватися завдяки ковзанню, а не одночасному розриву всіх зв'язків.
Коли прикладене напруження σ досягає або перевищує межу текучості τ_c, дислокація стає активною та ковзає вздовж своєї площини ковзання, просуваючись на один стовпчик ґратки за крок. Щоразу, виходячи за правий край, вона залишає незворотну одиницю ковзання на цьому ряді й збільшує лічильник ковзань, після чого знову входить зліва, щоб повторити процес.
Температура керує термічно активованим ковзанням: навіть нижче межі текучості існує невелика ймовірність за Арреніусом exp(−ΔE/kT), що дислокація перескочить, тож підвищення температури дозволяє ковзанню відбуватися нижче порогу. Параметр ґратки a задає відображувану величину вектора Бюргерса |b|, масштабовану приблизно до 0,1–0,5 нм, щоб відповідати реальним металам.
Зміщення атомів використовують стандартний розв'язок ізотропної пружності для крайової дислокації з коефіцієнтом Пуассона ν = 0,3, тому картина «стиснення вгорі, розтяг унизу» якісно правильна. Значення обмежені та масштабовані для наочної візуалізації, а гвинтовий режим показано схематично, без повного поля поза площиною, тож сприймайте його як ілюстративний, а не кількісний.
Зсув досконалого кристала вимагав би одночасного розриву всіх зв'язків у площині, що дає теоретичну міцність близько G/2π. Дислокації дозволяють деформації відбуватися шляхом руху одного атомного ряду за раз, неначе пересуваючи складку на килимі, що знижує потрібне напруження приблизно на три порядки. Це центральна ідея пластичності кристалів і причина пластичності металів.