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模式II载荷对图像应力下溶质大气与裂纹相互作用的影响:统计力学研究。 (英语) Zbl 1507.74380号

摘要:基于热力学的连续介质模型以前曾被用于研究溶质大气如何与固体中各种材料缺陷的应力场相互作用。然而,最近的研究表明,流行的连续体框架中使用的化学势需要修改,因为应力对化学势的贡献只能通过溶质的图像应力场产生,因此,在正确的处理中,必须将溶质的均匀自应力场排除在化学势之外。这里,我们采用基于统计力学的方法,充分考虑图像应力效应,旨在研究模式II载荷对溶质大气与裂纹应力场相互作用的影响。溶质大气被视为溶质棒在平行于裂纹前沿的方向上无限延伸的分布。考虑了图像应力对溶质焓和应力强度因子的影响。蒙特卡罗模拟用于找到固体中溶质的平衡分布,也用于计算外部载荷下裂纹扩展可用能量释放率(ERR)的系综平均值。还研究了系统温度、平均溶质浓度和加载强度对结果的影响。模拟结果表明,II型载荷驱动的溶质再分配为裂纹扩展产生了额外的II型ERR。结果进一步表明,模式I载荷引起的溶质再分配引起的模式I ERR的增加在模式II载荷存在时减弱。由于模拟是针对有限实体进行的,因此还研究了实体尺寸和裂纹尺寸对结果的影响,结果表明,只要裂纹尖端的载荷诱导应力强度因子和溶质浓度保持不变,结果对几何尺寸仍然不敏感。还研究了溶质气氛对扭折裂纹扩展最大ERR的影响。

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74兰特 脆性断裂
74E40型 固体力学中的化学结构
74S60系列 应用于固体力学问题的随机方法和其他概率方法
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