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李培东;李伟东;谭瑜;范海东;王庆元

具有表面效应的超薄微/纳米薄膜的相场断裂模型。 （英语） Zbl 07791667号

国际工程科学杂志。 195，文章ID 104004，13 p.（2024）.
摘要：表面效应通常显著影响超薄微/纳米结构的机械响应。然而，表面效应对超薄薄膜断裂特性的影响机制尚不完全清楚。为此，本文开发了一个模型框架来研究超薄膜在微尺度或以下的断裂。这种框架将古尔汀·默多克理论与相场断裂模型相结合，其中前者被用来引入表面效应，即薄膜的表面残余应力和表面弹性，后者能够在不需要预先定义裂纹路径或任何准则的情况下模拟裂纹的演化。此外，引入了一种新的裂纹驱动力，它包含体弹性能和表面弹性能的拉伸分量。进行了包括双轴拉伸试验和单边缺口拉伸/剪切试验在内的几个数值例子。模拟结果表明，当超薄膜厚度处于微观水平时，表面应变能在其总弹性应变能中起主要作用，从而证明了表面效应的重要性。此外，I型断裂试验表明，表面弹性和表面残余应力对破坏位移有显著影响，而对于II型断裂试验，表面残余应力可显著影响裂纹路径和破坏位移等断裂特征。所开发的模型为揭示超薄微/纳米薄膜的断裂机理和进行其安全评估铺平了道路。

MSC公司：

74-XX岁 可变形固体力学
76倍 流体力学

关键词：

相场模型;脆性断裂;微/纳米薄膜;表面效应
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\textit｛P.Li｝等人，《国际工程科学杂志》。195，文章ID 104004，第13页（2024；Zbl 07791667）
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