异质平面界面上裂纹前沿钉扎的有限尺寸效应：实验、有限元与微扰方法
材料科学
2015-11-09 v1 软凝聚态物质
摘要
理解材料微观结构对其宏观断裂性质的作用是固体力学中的一个重要挑战。事实上，当裂纹在异质脆性界面处扩展时，其前沿会被较韧区域捕获并发生变形。这种钉扎即使在线弹性断裂力学理论框架内也会在裂纹扩展问题中引入非线性，并改变材料的整体断裂性质。例如，较韧区域对裂纹前沿的钉扎可以提高多层结构的断裂韧性，具有有趣的技术应用前景。基于 Bueckner-Rice 弹性线模型的解析微扰方法聚焦于裂纹前沿扰动，从而能够描述这些现象。在此，我们将该方法应用于研究纯界面裂纹在简单韧性分布图案（由均匀界面包围的单缺陷条带）中扩展的实验。我们表明，通过考虑物体的有限尺寸，可以实现与实验和有限元结果定量上的一致。特别地，该方法能够预测韧性对比度，即单缺陷条带与其均匀周围介质之间的韧性差异。这为将微扰方法更准确地应用于研究有限元方法不太适用的无序异质材料开辟了道路。基于我们的结果，我们还提出了一种简单的方法，通过测量已知界面图案引起的裂纹前沿变形来确定韧性界面的黏附能。
引用
@article{arxiv.1511.02050,
title = {Finite size effects on crack front pinning at heterogeneous planar interfaces: Experimental, finite elements and perturbation approaches},
author = {Sylvain Patinet and L Alzate and E Barthel and D Dalmas and D Vandembroucq and V Lazarus},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.02050},
year = {2015}
}