双相微观结构中的竞争损伤机制：微观结构与载荷条件如何决定断裂萌生

本文研究了双相材料微观结构中延性软相与相对脆性的硬相之间断裂萌生的竞争。采用简单的微观结构模型预测宏观断裂萌生。该模型的简洁性确保了计算的高效性，从而能够开展全面研究：涵盖大范围的硬相体积分数与屈服应力比，以及宽泛的外加应力状态。这些参数的每种组合均使用大量（随机）微观结构进行分析。观察到仅有一个相主导宏观断裂萌生：在低应力三轴度下软相占主导，但高于临界三轴度时硬相接管，导致延性急剧下降。这一转变强烈依赖于微观结构参数。若硬相体积分数较小，即使相对比度较高，断裂萌生也由软相主导。在较高的硬相体积分数下，即便相对比度较低，硬相也已占主导。该简单模型由此调和了文献中针对特定参数组合的实验观测，这些观测过去可能引发过矛盾的表述。微观分析揭示，对于两种失效机制，断裂萌生点周围的平均相分布几乎相同。沿拉伸方向，硬相区域直接位于断裂萌生点旁。该硬相‘带’被沿剪切方向排列的软相‘带’所横切。显然，无论断裂萌生于软相还是硬相，局部力学不相容性对断裂萌生均起主导作用。