无序晶体中的脆性到准脆性转变与裂纹萌生前兆

裂纹萌生源于弹性、塑性和无序的共同作用，且高度依赖于材料的微观结构细节。在本文中，我们研究了具有粗晶微观结构无序的脆性金属，这种无序可能源于材料的制造过程，例如合金化。作为一种研究工具，我们考虑从表面椭圆缺口开始的裂纹萌生：随着缺口曲率半径的增加，存在从缺口诱导裂纹萌生到体无序裂纹成核的动态转变。我们使用耦合晶体塑性的相场方法进行了广泛且真实的模拟。此外，为了研究这一转变，我们改变了微观结构无序和缺口宽度。我们根据损伤演化识别了不同无序强度下的这一转变。在转变之上，我们识别了可检测的裂纹萌生前兆，并通过 I 型断裂加载过程中的预期应力降来量化这些前兆。我们讨论了在实验中观察和分析这种脆性到准脆性转变的方法。