基于內(nèi)聚力模型的單晶鋁裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬.pdf

1、自然界的固體物質(zhì)中,絕大多數(shù)是晶體。隨著納米材料學(xué)的發(fā)展,單晶材料的研究和應(yīng)用受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注,單晶材料物理性質(zhì)較敏感,同時(shí)還表現(xiàn)出明顯的各向異性,晶向是重要的影響因素之一。大量研究表明,晶體材料的力學(xué)行為能夠與熱力學(xué)微觀變化相對(duì)應(yīng),應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)方法研究晶體的力學(xué)性能具有重要的物理意義。
　　裂紋是晶體中常見的一種宏觀缺陷,會(huì)嚴(yán)重影響晶體制備及其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。本文采用分子動(dòng)力學(xué)和有限元相結(jié)合的方法研究含裂紋單晶鋁的斷

2、裂行為。首先采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬單晶鋁的拉伸力學(xué)行為,記錄載荷位移曲線,確定其基本彈性性質(zhì)及內(nèi)聚力模型參數(shù)。然后采用有限元方法,分析含裂紋單晶鋁的場演化、微裂紋萌生發(fā)展導(dǎo)致宏觀裂紋擴(kuò)展的行為。
　　分析結(jié)果表明:(1)單晶鋁是具有九個(gè)獨(dú)立彈性常數(shù)的正交各向異性材料,采用分子動(dòng)力學(xué)模擬確定的彈性常數(shù)矩陣,近似滿足這種對(duì)稱性;(2)在裂紋擴(kuò)展過程中,不時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些分叉裂紋,但隨著主裂紋的發(fā)展、應(yīng)力的重新分布,分叉裂紋會(huì)趨于閉合;(3