Khả năng chống lại sự lan truyền vết nứt chắc chắn là một trong những tính chất quan trọng nhất của vật liệu kim loại. Đặc biệt trong giai đoạn đầu hình thành, sự phát triển của vết nứt chịu ảnh hưởng của tương tác với cấu trúc vi mô xung quanh, ví dụ như ranh giới hạt và sai lệch. Trong bối cảnh này, mô phỏng nguyên tử đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin có giá trị về các quá trình đầu vết nứt cơ bản, có thể được sử dụng để phát triển các mô hình quy mô lớn hơn nhằm dự đoán sự lan truyền vết nứt trong các cấu trúc vi mô thực tế. Cuốn sách góp phần vào sự phát triển này bằng cách xác định một cách có hệ thống ảnh hưởng của độ cong mặt trước vết nứt và cấu trúc ranh giới hạt (GB) đối với sự cạnh tranh giữa gãy giòn và tính dẻo đầu vết nứt trong kim loại lập phương tâm khối (bcc). Với mục đích này, các mô phỏng tĩnh học và động học phân tử hàng triệu nguyên tử của các vết nứt hoàn toàn thẳng và hình đồng xu đã được thực hiện trong các tinh thể đơn không có khuyết tật và lần đầu tiên tại GB. Tương tác vết nứt-sai lệch đã được nghiên cứu một cách mẫu mực cho các hệ thống vết nứt và trượt được chọn lọc. Tại các mặt nứt cong, nhiều mặt trượt giao nhau với các phần của mặt nứt, do đó xu hướng dẻo đầu nứt cao hơn so với các mặt nứt thẳng và dài vô hạn. Tại các mặt nứt cong (GB), các trạng thái liên kết thay đổi cục bộ dẫn đến sự phụ thuộc của sức kháng nứt vào vị trí đầu nứt và hướng lan truyền vết nứt. Tương tác giữa vết nứt và trật khớp chủ yếu là trượt ngang trật khớp và sau đó trượt dọc theo mặt nứt, dẫn đến đầu nứt bị cùn cục bộ.

Abstract:

The resistance against crack propagation is undoubtedly one of the most important properties of metallic materials. Particularly in the early stage of their existence, the growth of cracks is influenced by interactions with the surrounding microstructure, e.g., grain boundaries and dislocations. In this context, atomistic simulations play an important role in providing valuable information about fundamental crack tip processes, which can be used for the development of larger-scale models to predict crack propagation in realistic microstructures. The present thesis contributes to this development by systematically determining the influences of crack front curvature and grain boundary (GB) structure on the competition between brittle fracture and crack tip plasticity in body-centered cubic (bcc) metals. For this purpose, multi-million atom molecular statics and dynamics simulations of perfectly straight and penny-shaped cracks were performed in defect-free single crystals and for the first time at GBs. Crack-dislocation interactions were exemplarily investigated for selected crack and slip systems. At curved crack fronts, many slip planes intersect parts of the crack front and the tendency for crack tip plasticity is consequently higher than for infinitely long and straight crack fronts. At GBs, locally varying bonding situations lead to the dependence of the fracture resistance on the crack tip position and crack propagation direction. Crack-dislocation interactions are dominated by dislocation cross slip and subsequent glide along the crack front leading to local crack tip blunting.

Ngôn ngữ:	eng
Tác giả:	Möller, Johannes J.
Thông tin nhan đề:	Atomistic Simulations of Crack Front Curvature Effects and Crack-Microstructure Interactions
Nhà xuất bản:	FAU University Press
Loại hình:	Tài nguyên giáo dục mở / Bộ sưu tập: Kỹ thuật hóa học
Bản quyền:	https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0
Nguồn gốc:	https://library.oapen.org/handle/20.500.12657/105762
Mô tả vật lý:	218p.
Năm xuất bản:	2017