韧性材料的微裂纹扩展和连通的晶体相场模拟

摘要：

采用晶体相场模型研究韧性单晶材料在双轴拉伸条件下微裂纹扩展和连通的演化过程，分析应变、初始裂口处原子密度等因素对裂纹扩展和分叉的影响。结果表明：初始裂口处原子密度对裂纹扩展有明显的影响；对于双轴拉伸作用，当应变较小时，裂纹扩展不分叉；当应变较大时，裂纹扩展才能出现分叉。在裂纹扩展过程中，体系能量不断降低；当裂纹出现分叉时，体系能量降低更快，这表明裂纹扩展过程中弹性应变能的释放比表面能的增加要快。裂纹在扩展过程中，在分叉处会出现与主裂纹断开的孤立的微小空洞。这些微小空洞将成为新的裂纹萌生之地，它们在应力的作用下不断长大，连成一线，形成新的裂纹分支。同一条直线上的两条初始裂纹在扩展过程中，当裂纹尖端靠近时，尖端相互吸引，裂纹相互连通。本研究所得结果与相关模拟结果和实验结果吻合。

关键词：晶体相场模型、微裂纹扩展、应变、韧性材料

分类号：TG111.5(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51161003,50661001；广西省自然科学基金重点资助项目2012GXNSFDA053001；广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室开放基金资助项目GXKFJ12-01；广西大学科研基金资助项目XJZ110611

在线出版日期：2013-09-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1892-1899