裂纹扩展和裂尖变形机理的多尺度耦合数值模拟方法

• 作者: 文军 曾祥国 朱星亮 盛鹰 贾彬
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 裂纹扩展 裂尖变形 多尺度数值模型 虚拟裂纹闭合法 分子动力学
• 年，卷（期）: 2019,（14）
• 所属期刊栏目: 金属与金属基复合材料
• 页码范围: 2419-2425
• 页数: 7页
• 分类号: TG113.25
• 字数: 6113字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.18050205

摘要

利用提出的多尺度五区数值模型,实现了单边裂纹的平板α铁在宏观载荷作用下三个不同尺度(原子尺度、细观尺度、连续介质尺度)力学参量之间的耦合及传递,模拟了裂尖变形和裂纹扩展的多尺度演化过程.根据多尺度五区数值模型将平板建设为五个区域.其中:Ⅴ区为宏观尺度区,利用有限元方法对单边裂纹板进行动态数值分析,基于虚拟裂纹闭合法(VCCT)计算应力强度因子K1;Ⅳ区为包围裂尖的细观尺度有限元模型,Ⅳ区与Ⅴ区宏观尺度模型通过有限宽板应力强度因子表达式联系,从而获得Ⅳ区细观断裂模型的应力边界,并将其用于有限元加载,获得该区的位移场;Ⅰ区为嵌在Ⅳ区内的分子动力学模型区,通过该区的分子动力学计算可获得裂纹扩展和裂尖变形的机制,模拟裂纹分叉、堆垛层错、空位微观变形与失效机制等;Ⅱ区和Ⅲ区为分子动力学Ⅰ区与连续介质Ⅳ区之间的交互影响区,有限元结果通过Ⅲ区为分子动力学区提供载荷条件,分子动力学结果借助于Ⅱ区修正有限元的边界条件,实现了原子尺度离散区与连续介质区力学参量之间相互影响的动态耦合.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	贾彬		105	561	10.0	18.0
3	曾祥国	四川大学建筑与环境学院	86	498	12.0	16.0
4	盛鹰		6	1	1.0	1.0
6	文军		2	1	1.0	1.0
10	朱星亮	西南交通大学数学学院	1	1	1.0	1.0