晶格裂纹中几何如何驯服无序性

我们研究了预裂纹三角梁格子在元素失应力率为 Weibull 分布情形下的裂纹行为。通过统计分析和数值模拟，我们识别并验证了三种不同的失效 regime：(i) 无序性被有效抑制，(ii) 无序性在裂纹尖附近局部显现，改变裂纹形貌，(iii) 无序性在全局范围内显现，导致最初的 diffuse 失效。我们的模型自然揭示了控制这种行为的关键参数：Weibull 指数，量化失应力阈值之间的离散程度，以及一个称为细长比的几何量。我们还再现了先前实验和数值研究中报告的无序性诱导的增韧现象，进一步表明其表现取决于无序性。关键的是，我们的结果表明，这种增韧不能简单地与格子中的损伤量相联系，挑战了将增大裂纹能量仅归因于增强裂纹曲折性或 diffuse 失效的解释。总体而言，我们的结果表明，几何是控制梁格子中裂纹如何在裂纹过程中表达无序性的强大控制参数，这对工程材料中的无序性诱导的增韧具有更广泛的意义。