脆性材料受热冲击的完整相场裂纹模型

受热冲击的脆性材料经历强烈的温度梯度，进而产生足以诱导裂纹的机械应力。本文提出一种用于耦合热力学问题的相场裂纹完整模型，其中 bulk 物性、材料强度和裂纹韧性可独立指定。我们在热力学裂纹的广泛场景中评估了该模型的能力，从大预裂纹的传播到均匀应力状态下的裂纹核生长。特别是，我们重新考察了玻璃板受控淬热的情形，展示了该模型如何在不同热负荷下捕捉实验观察到的裂纹模式。对接受红外辐射的陶瓷圆盘也进行了考察，模型既再现了未加工裂纹试件中的直线裂纹，也再现了完整试件中的分支裂纹。最后，对快速脉冲加热的陶瓷珠子进行了考察，模型解释了完整珠子从未受损到破碎的实验转变，以及材料强度的重要作用。结果表明，完整的相场模型在热冲击下统一了不同裂纹场景的处理，超越了经典方法，能够更可靠地预测极端环境下的脆性裂纹。