晶體相場方法研究等位移條件下裂紋的起裂及其擴(kuò)展.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，各種新材料不斷的涌現(xiàn)，人們對材料性能及其安全性的關(guān)注度也在逐漸的提高。從人們認(rèn)識材料斷裂失效之初，到現(xiàn)在，發(fā)展了比較完善的理論，為材料的實(shí)際應(yīng)用提供了基礎(chǔ);也形成了一些比較成熟的材料檢測手段，對服役中材料進(jìn)行檢測。隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬方法開始逐漸被科研人員應(yīng)用到裂紋的研究中，能大大的降低試驗(yàn)成本，而且能夠提供比較準(zhǔn)確的理論指導(dǎo)。晶體相場方法是最近十幾年發(fā)展起來的一種新興的數(shù)值計(jì)算方法，相對于其他數(shù)值計(jì)算方法，

2、能夠從原子擴(kuò)散的時(shí)間尺度以及空間尺度對材料組織的微觀演化進(jìn)行相應(yīng)的模擬。目前，材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的起裂及其擴(kuò)展演化研究已經(jīng)有了長足的發(fā)展，但是，作為新興的數(shù)值模擬方法，其在該方面的相關(guān)研究還鮮有報(bào)道。本文采用晶體相場方法，研究等位移條件下，裂紋起裂的臨界尺寸，以及溫度，取向角，液相參數(shù)的不同對裂紋擴(kuò)展情況的影響，結(jié)合自由能分析其相關(guān)機(jī)理。本文的主要成果如下:
　　1.等位移條件作用下，裂紋的起裂主要與垂直應(yīng)變施加方向的初始缺口尺寸密

3、切相關(guān)，只有垂直應(yīng)變方向上的缺口尺寸達(dá)到臨界值，樣品才會起裂，隨著溫度的升高，臨界尺寸會相應(yīng)的減小。
　　2.平行于應(yīng)變施加方向的初始缺口尺寸對裂紋起裂的時(shí)間有一定的影響，隨著尺寸的增加，裂紋的起裂時(shí)間會滯后，并且隨著溫度的升高，滯后現(xiàn)象會有明顯的減弱。
　　3.在等位移應(yīng)變條件作用下，對于中心缺口為圓形的樣品，隨著液相參數(shù)的增大，裂紋起裂的機(jī)理不會被影響，但裂紋起裂及其擴(kuò)展的進(jìn)程會加快。
　　4.對于不同的取向角，裂