考虑表面应力的大应变相场断裂理论
应用物理
2020-11-30 v1
摘要
本文建立了考虑表面应力正确引入的大应变相场断裂理论。这是通过将内聚能与梯度能乘以变形与未变形构型中裂纹表面积的局部比值，并将梯度能表示为参考构型中序参数梯度的函数来实现的。由此得到的表面应力表达式与尖锐表面方法一致。即，柯西表面应力的结构部分表示各向同性的双轴拉伸，其单位长度上的力大小等于表面能。即使应变微小，表面应力也是几何非线性的结果。它们对损伤演化的金兹堡-朗道方程在未变形与变形构型中均有多种贡献。利用两个分离表面的解析解，以及针对不同退化和插值函数的均匀拉伸应力-应变曲线分析，获得了材料参数之间的重要联系。给出了未变形与变形构型下完整的方程组。所有相场参数均利用已有的硅晶体在[100]和[111]方向单轴拉伸的第一性原理模拟得到。
引用
@article{arxiv.2011.13324,
title = {Phase field theory for fracture at large strains including surface stresses},
author = {Hossein Jafarzadeh and Gholam Hossein Farrahi and Valery I. Levitas and Mahdi Javanbakht},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.13324},
year = {2020}
}