受扰六角密排晶格中 I 型断裂微分叉的 3D-2D 转变

I 型断裂在简单直裂纹失稳的高速区域表现出微分叉。对于低于失稳阈值的速度，使用线弹性理论进行经典建模是有效的。然而，在线弹性框架内证明失稳的存在并计算失稳后的动力学是困难且存在争议的。实验结果给出了若干迹象，表明微分叉现象本质上是一个三维现象。尽管如此，理论研究的重点大多集中在二维建模上。在本工作中，我们使用三维原子模拟研究微分叉失稳，探讨 2D 与 3D 模型之间的差异。我们发现，基本的 3D 断裂图样与 2D 情形具有相似的行为。然而，随着裂纹速度的增加，我们观察到了明显的 3D-2D 转变：只要微分叉足够小，行为即为纯 3D 行为；而在大驱动下，随着微分叉尺寸的增加，表现出更多类似 2D 的行为。此外，在 3D 模拟中，区分稳态裂纹（镜面区）与失稳后（雾状-锯齿状）区域的微分叉定量特征被清晰地重现，与实验结果一致。