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纳观尺度裂纹扩展微观机理的晶体相场法研究

高英俊, 杨瑞琳, 黄礼琳, 刘瑶

计算物理 2017, 34 (4): 453-460.

摘要（472）

HTML （0）

PDF （4367KB）（1244）

采用晶体相场方法模拟不同预变形量的样品在单轴拉应变作用下的纳观裂纹扩展行为.观察纳观尺度的裂纹演化过程，结果表明：对于无预变形的样品，在拉应变作用下，由于裂口处应变集中，当应变量达到临界值时，裂口开始起裂并伴随位错出现，随着裂尖的前进位错伴随着裂尖而滑移.对于预变形的样品，在较小的临界应变值裂口起裂，且预变形量越大，裂纹越易起裂和扩展.在裂纹扩展早期阶段呈现出扩展-转向-扩展的长大特征，其本质是裂纹扩展由于裂尖附近的位错滑移受阻引起应变集中，造成主次原子晶面方向的原子键交替断裂，使得裂尖扩展沿[√3,1]和[√3,-1]方向交替改变而前进，裂纹边缘呈锯齿形状.样品的裂纹扩展后期出现显著的类似解理裂纹扩展行为，解理方向沿[√3,1]和[√3,-1]方向，且预变形量大的样品裂纹解理扩展更明显且扩展较快.

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相场法模拟第二相颗粒对柱状晶形成的影响

罗志荣, 高英俊, 毛鸿, 卢成健, 黄世叶

计算物理 2016, 33 (3): 367-373.

摘要（421）

HTML （5）

PDF （2450KB）（1214）

基于定向退火条件下的移动热区模型,采用相场法研究第二相颗粒对多晶材料中柱状晶结构形成的影响.结果表明:第二相颗粒对柱状晶结构的形成具有抑制作用,其抑制作用随第二相颗粒体积分数的增加和第二相颗粒尺寸的减小而增强.定向退火条件下第二相颗粒对晶粒极限尺寸的影响遵循Zener关系.为了获得良好的柱状晶结构,应尽量减少材料中第二相颗粒的体积分数及其在晶界上的弥散分布.

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韧性材料的微裂纹扩展与分叉的晶体相场模拟

高英俊, 罗志荣, 邓芊芊, 黄礼琳, 林葵

计算物理 2014, 31 (4): 471-478.

摘要（612）

PDF （2210KB）（1795）

采用晶体相场方法研究韧性单晶材料在双轴拉伸条件下微裂纹扩展与分叉的演化过程,分析应变、温度、初始裂口形状等因素对裂纹扩展和分叉的影响.结果表明:对于简单的单向拉伸,应变需要达到一定的临界值,裂纹扩展才会启动.对于二组相互垂直的双轴拉伸作用,当应变达到临界值后,裂纹扩展过程中会发生分叉现象.温度越高,裂纹扩展越快且分叉越多.裂纹在扩展过程中,体系能量不断降低,当裂纹出现分叉时,体系能量降低得更快.在裂纹扩展过程中,有时是会在裂尖处前方出现微小的空洞,类似在裂纹尖端前方出现位错发射情况,这些微小的空洞逐渐扩大连成裂纹.本文所得结果与相关模拟结果和实验结果符合.

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