在外載荷下金屬材料內(nèi)部微裂紋的演化.pdf

1、金屬中晶內(nèi)、穿晶和沿晶微裂紋的萌生、擴張、連結(jié)是導(dǎo)致許多化工、電力、核能等工業(yè)中高溫、高壓構(gòu)件失效的主要誘因，也是導(dǎo)致微電子器件中薄膜導(dǎo)線失效的關(guān)鍵因素之一。材料內(nèi)微裂紋的演化規(guī)律是材料微結(jié)構(gòu)演化研究中的熱點之一，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。微裂紋的演化不但與材料本身密切相關(guān)而且和許多外界環(huán)境相關(guān)，例如電場、磁場、應(yīng)力場等。本文則主要研究了應(yīng)力場作用下金屬材料中微裂紋的演化規(guī)律。 首先，基于彈性理論和能量原理，從能量的角度

2、分析了外載荷作用下晶內(nèi)微裂紋的演化規(guī)律,發(fā)展了二維晶內(nèi)微裂紋演化失穩(wěn)臨界載荷的近似解析方法。 然后，建立外載荷作用下微裂紋演化模型。在Suo 等人發(fā)展的模擬微結(jié)構(gòu)演化有限元方法基礎(chǔ)上，編制了能模擬表面能和應(yīng)變能誘發(fā)下的表面擴散引起的微結(jié)構(gòu)演化程序。 最后，數(shù)值模擬了材料內(nèi)部晶內(nèi)、穿晶和沿晶微裂紋在外載荷作用下的演化。 較詳細(xì)地分析了外載對三種典型微裂紋演化分叉的影響。對于晶內(nèi)微裂紋將有限元計算結(jié)果和理論分析進(jìn)行比