资源描述：
《_型裂纹尖端塑性区和无位错区及其对裂纹扩展影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期材料研究学报年月型裂纹尖端塑性区和无位错区及其对裂纹扩展的影响钱才富李慧芳崔文勇北京化工大学机电工程学院北京互作用模拟了,摘要用裂纹与位错的相刃型位错从型裂纹尖端沿多个滑移面的发射得到了裂纹尖端周围塑性区和无位错区的形状,,和大小结果表明与宏观断裂力学算出的塑性区形状相比本文给出的塑性区向裂纹前方倾斜无位错区的形状与塑性区,当存在明,,的相似以应变能密度因子理论为判据显的无位错区时塑性区使裂纹扩展的潜力下降但扩展方向不变而当塑性区、充分发展无位错区的作用减小或消失后,裂纹扩展的方向可能发生变化学基础学科,,裂关键词材料科位错发射塑性区无位错区
2、纹扩展一一分类号刀文章编号住,一认他。夕老夕。,。勺流饥叩,叮夕忍一,,,一胆,一卜一卜,卜,一,,卜卜一,,日,一,在外加应力作用下,裂纹尖端附近的材料会发生纹位错模型并研究了裂纹周边位错的连续分布这,,图,屈服说明裂纹前端存在塑性区有位错的产生和运个模型后来被和改进使之能包括裂,纹尖端可能存在的无位错动因此关于裂纹和位错相互作用的研究受到了普区和采用离散‘遍的关注自从利用透射电镜观察到位错从位错模型并应用计算机模拟了裂纹尖端无位错区的,存在裂纹尖端的发射和裂尖无位错区的存在后许多学者和则采用连续位错模型研也采用不同的材料进行了位错发射的透射电镜观
3、察究了这个问题随后,许多学者’一‘“也针对不同的卜,等同首先提出了裂在理论和模拟方面情形模拟了位错从裂尖的发射或计算了位错与裂纹的相互作用。国家自然科学基金资助项目关于裂纹前端塑性区的形状和大小比较典型的年月日收到初稿是从宏观断裂力学的角度按或肠屈,本文联系人钱才富教授服准则确定裂纹塑性区形状‘“,钱才富从微观断裂材料研究学报卷‘“力学的角度进行了计算裂纹前端塑性区和无位,甚错区的存在和性质决定着裂纹的扩展行为至决定,它是着材料的韧脆性能特别是无位错区一个高畸,是微裂纹产生和主裂纹扩展所变的异常弹性区必须‘一‘经过的过程区褚武扬等对多种韧性和脆性材料
4、在下进行了大量原位拉伸实验,观察到了纳米级裂纹在主裂纹尖端的无位错区内形核和长大”以及与主裂纹汇合的过程杨卫和钱才富即分别采用有限元法和离散位错模型计算了发射位错后缺口前端的应力分布发,一个现存在两个应力峰值,口顶,另处在缺端一个在无位错区内它们有可能等于图裂纹及其通过裂尖的多滑移面关于裂纹的扩展目前主要有最大周向应力理一一论、能量释放率理论和应变能密度因子理论这些理,没有考虑裂纹前端塑性论都是基于脆性断裂区的影响那么,有了塑性区,主裂纹扩展的方向是否会发生改变裂纹扩展的潜力叫是否有所改变本文以应变能密度因子为判据研究这些问题位错从裂纹尖端的发射在实
5、际晶体中裂纹的周围存在多个晶面为便于,本文假定在晶体中存在,并有模拟一半无限大裂纹,个能够成为位错滑移面的晶面穿过裂纹尖端这图裂纹一位错坐标系些滑移面的倾斜角也就是滑移面与裂纹面的夹角一设为一,司隔为图。。,,,当外加应力强度因子十工超过位错发于矢量模为叻乙价位于价或射的临界应力强度因子后位错就沿滑移面从裂纹,训的单个位错图,半无限长裂纹中像位错沿尖端发射出来假定所有的位错均为,对和、方向的分布为刃型位错‘、,一必功劝一一劝劝一‘凡一斋六普告号‘、劝一、砂一‘幼一。一‘少砂一叻凡司一斋六晋答告,二拜,。当裂尖发出多个位错后其中一刁其中拜为剪切弹性模量
6、为第个位错所受的沿滑几,移面的滑移力大由三部分组成即泊松比第三部分大。来源于已发射出的其它位艺。并。,。关一人,艺错及其像位错的互作用力其中为裂尖发出的位错数。上式右边第一部分去为在外力作用下裂纹周围的人。八乙「叻、诺万沪,应力,。亡了、、,。少妙刀。,二十二。二,,二。二二,‘“其中尽尽且二。一、。尸令架拟其中为外加的型应力强度因子第二部分一,品刃二爷黔迎,为该位错的像力氏。二一架泣,乙黯。,、一鲤寒黔井迪丝期钱才富等型裂纹尖端塑性区和无位错区及其对裂纹扩展的影响介,,位错的运动需要克服晶格摩擦力勺为材料性区有些前倾裂纹前方两侧的塑性变形较大这种的
7、剪切屈服应力,因此当州三乙勺时,位错乞处于塑性区形状与实验结果更加接近即乞,,,对,平衡状态所有位错⋯的平衡方程构成于无位错区的大小和位错的反塞集可用滑移,,一组非线性方程组很难求出解析解但可求出数值面上离裂尖最近位错到裂尖的距离与它到相邻一之一·、解各位错的平衡位置可由如下方法求得假设在恒位错距离由比孝坛来表征越,无位错,定的外加应力强度因子作用下裂纹前端已有大区越明显而反塞集就越不明显图为,士“,个位错处于平衡状态在离裂尖拭它等于位错芯滑移面上的计算结果图表明随着位错的,,己,,半径的位置上放置一新位错第十个若这个新发射逐渐减小这意味着无位错区越
8、来越小,它将离开裂尖向无位错位错所受的滑移力大于晶格摩擦力区外的反塞集越来越严重物理上则是随着塑,性变形的不
