Materials:基于普通状态的近场动力学的多晶材料断裂模型

文摘   2024-10-24 21:07   四川  
多晶材料广泛应用于许多不同的工业应用中。在现有的各种多晶材料中,金属和陶瓷是常见的例子。多晶材料是由具有特定晶体取向的单个晶体组成,并通过晶界与邻近晶体分离。多晶材料的微观特征,如晶体取向、晶界强度等,可能对材料的整体宏观行为,特别是对这些材料的断裂行为产生重大影响。来自University of StrathclydeNing Zhu等开发并首次发表了一个用于分析立方多晶材料的普通的基于状态的近场动力学公式。

首先考虑静力分析,并将有限元法得到的位移场与普通基于状态的近场动力学计算结果进行比较,验证了该公式的正确性。然后,进行动态分析,研究晶界强度、晶粒尺寸和离散化尺寸对断裂行为和断口形貌的影响。基于结果的评估可以总结为以下几点:1、通过改变界面强度系数可以捕获沿晶和穿晶断裂模式。2、增加沿晶断裂的颗粒总数可以提高模拟的精度。然而,对于穿晶断裂,差异不显著。3、在晶间断裂模式下,随着晶粒尺寸的减小,预先存在的裂纹更容易扩展,因为预先存在的裂纹与晶界相互作用的可能性更高。

1PD的键力密度矢量公式及其参数的确定

2:不同多晶颗粒的断裂模式,从左到右1.5us2.0us2.5us3.0us3.5us,晶界系数β=0.5:(a74*74物质点;(b150*150物质点;(c300*300物质点

3:不同多晶颗粒的断裂模式,从左到右1.5us2.0us2.5us3.0us3.5us,晶界系数β=2:(a25晶粒;(b100晶粒;(c400晶粒

相关成果以“Modelling of Granular Fracture in Polycrystalline Materials Using Ordinary State-Based Peridynamics”为题发表在MaterialsVolume 9,2 December 2016,977),第一作者为Ning Zhu,通讯作者为Erkan Oterkus

论文链接:

https://doi.org/10.3390/ma9120977



多尺度力学
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