北京大学工学院段慧玲教授课题组在受辐照金属塑性变形的多尺度研究领域取得重要进展，发表在《J. Mech. Phys. Solids》，《Int. J. Plast.》和《Acta Mech. Sin.》等力学领域重要期刊。

　　辐照缺陷对金属材料力学性能影响的研究是一个典型的多尺度问题。在微观尺度下，辐照缺陷会阻碍位错运动从而引起辐照硬化，同时塑性变形中的辐照缺陷湮灭会诱发材料内部形成位错通道等局部变形特征，这被视为导致辐照脆化现象的主要原因。段慧玲教授课题组根据材料微结构的非均匀分布特性，提出了一种模拟位错通道演化的随机晶体塑性模型，认为位错通道的形成不仅与辐照缺陷密度有关，还取决于微结构的非均匀程度。课题组进而基于所发展的晶体塑性有限元方法，建立了微结构演化与局部变形特征的关联，成功模拟了受辐照金属的位错通道形核和演化，并给出了位错通道形核所需的临界辐照缺陷密度。

　　此外，课题组还开展了受辐照金属在循环变形条件下的多尺度研究。相比于单调变形，金属循环变形存在包辛格效应，即反向加载时的屈服强度会低于卸载前峰值应力，体现了金属的随动硬化特性和背应力演化。针对这一现象，课题组首次提出了位错塞积极化理论，认为背应力演化主要归因于材料内部晶界强度的多样化。不同于以往研究中只考虑晶界强度的平均特性，分析发现晶界强度的多样化会导致位错运动时材料内部的位错塞积出现极化，且极化应力的方向始终与外载相反，为背应力演化提供了新的理解。随后，课题组针对受辐照马氏体钢的循环变形展开了研究，考虑了背应力演化、辐照缺陷演化以及板条界面的湮灭，成功地模拟了马氏体钢的循环软化特性（图13）。

　　以上工作不仅对受辐照金属塑性变形的多尺度研究提供了新的见解，更为抗辐照材料的设计及工程应用提供了基础理论指导。

图13：（a）显示了变形过程中的背应力演化；（b）显示了马氏体钢的循环变形应力-应变曲线；（c）图显示了受辐照材料中位错通道模拟。