| 基于内聚力模型的复合裂纹耦合扩展多尺度数值模拟研究与实验验证 |
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| 引用本文： | 盛鹰,贾彬,王汝恒,陈国平.基于内聚力模型的复合裂纹耦合扩展多尺度数值模拟研究与实验验证[J].材料导报,2022,36(4):195-204. |
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| 作者姓名： | 盛鹰 贾彬 王汝恒 陈国平 |
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| 作者单位： | 西南科技大学工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室,四川 绵阳621000;西南科技大学土木工程与建筑学院,四川 绵阳621000;西南科技大学土木工程与建筑学院,四川 绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心飞行器结冰与防除冰重点实验室,四川 绵阳621000 |
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| 摘 要： | 在外载荷作用下,材料的破坏与失效问题是一个涵盖从微观到宏观、从时间到空间等多个尺度相互耦合与关联的系统性科学问题.本研究以α-Ti材料为例,首先运用微观观测实验手段分析了α-Ti的显微组织结构和相结构,采用蒙特卡洛方法对微结构(晶粒大小、形状及分布)进行随机抽样处理,确定了其微结构的分布规律.通过与实验测得的材料强度做对比分析,并结合图像处理的方法获得微结构的定量化信息,探明了微结构对材料宏细观性能的影响,为微观尺度的分子动力学模型提供了可靠的基础.然后建立了三组包含复合微观缺陷的α-Ti拉伸微观计算模型,分别获得了界面层粘结力与其上下表面的相对位移之间的定量关系(T-S曲线).由于T-S曲线中包含了与裂纹尖端演化相关的微观信息(如位错发射和运动、裂尖钝化、裂纹偏折、孔洞成核和长大、孪晶等),再将T-S曲线与曲线中关键转折点所对应的原子构型相结合,从原子尺度观察并解释了α-Ti材料中不同复合微观缺陷扩展的现象、规律和机理.最后,采用基于原子模拟的内聚力模型对单调拉伸条件下CT试件的裂纹扩展做多尺度分析,研究了不同微观缺陷对材料宏观断裂参数的影响程度.
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| 关 键 词： | 多尺度 蒙特卡洛方法 微观缺陷扩展 内聚力模型 断裂参数 |
Multiscale Numerical Simulation Based on Cohesive Zone Model and Experimental Verification of Coupling Compound Crack Propagation |
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| SHENG Ying,JIA Bin,WANG Ruheng,CHEN Guoping.Multiscale Numerical Simulation Based on Cohesive Zone Model and Experimental Verification of Coupling Compound Crack Propagation[J].Materials Review,2022,36(4):195-204. |
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| Authors: | SHENG Ying JIA Bin WANG Ruheng CHEN Guoping |
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