《裂紋擴展與微結構演化互動作用的相場法研究》是依託中國科學技術大學，由倪勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：裂紋擴展與微結構演化互動作用的相場法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：倪勇
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目擬發展相場模擬手段結合理論分析和實驗驗證研究典型非均勻材料體系包括層狀材料裂紋擴展與屈曲耦合系統、貝殼納米複合結構系統，鐵電材料疇變與裂紋耦合系統中的裂紋擴展和微結構演化的互動作用機制。重點研究裂紋擴展應力釋放和微結構缺陷彈性的長程相互作用對複雜三維裂紋擴展路徑和微結構演化形貌的影響，揭示裂紋擴展、疇結構翻轉、擴散與非線性屈曲耦合的熱力學與動力學競爭規律。所得結果將有助於在細觀尺度上給出破壞過程的幾何圖像和演化趨勢，為材料強韌化微結構工程提供新思路，為斷口形貌學提供理論基礎和定量分析手段。
結題摘要
研究裂紋擴展與微結構演化互動作用的力學規律具有重要的學術意義和工程價值。巨觀斷裂模型和原子模擬均難以同時考慮裂紋擴展和微結構演化的細觀圖像。我們致力於在相場法的框架下研究裂紋擴展與微結構演化的耦合。我們提出了相場動力學模型研究薄膜基底結構中薄膜屈曲、界面脫層和裂紋擴展協同演化，研究結果揭示了薄膜基底結構中系列非線性屈曲形貌包括電話線鼓包的演化規律，展現了薄膜裂紋與界面脫層的相互作用規律以及二維薄膜受限裂紋與三維體材料裂紋迥異的擴展行為。我們也發展了相場分析方法研究仿貝殼珍珠層結構中裂紋擴展與界面失效的互動作用，發現界面彈塑性和磚塊重疊長度的變化會顯著影響界面剪力分布，導致應力傳遞效率的下降，以及破壞模式的轉變，發現了在沒有磚塊斷裂下的兩類界面失效模態：不穩定破壞與漸進穩定破壞。目前我們已在本領域知名刊物上發表了21篇論文，很好的完成了研究目標。所得研究結果不僅揭示了揭示典型非均勻材料體系中裂紋擴展與微結構演化耦合的細觀力學機理，而且進一步揭示了系列仿貝殼複合材料強韌化力學的界面結構調控機制
