Cyclic plasticity and fatigue damage of CrMnFeCoNi high entropy alloy fabricated by laser powder-bed fusion
CrMnFeCoNi高熵合金是高度可打印的，并且具有巨大的结构应用潜力。然而，在以往的研究中，没有显着的讨论循环塑性和疲劳损伤。本研究提供了重要的见解打印过程之间的联系，凝固组织，循环塑性和疲劳损伤演变的合金制造的激光粉末床融合。基于热力学的预测（通过扫描透射电子显微镜（STEM）能量色散X射线光谱（EDX）验证）表明，在所有考虑的打印参数中，Cr、Co和Fe分配到凝固单元的核心，而Mn和Ni分配到单元边界。位错滑移和形变孪晶都是导致塑性形变的主要原因。然而，前者被认为是循环塑性的单一主导机制。表面光洁度有助于显著延迟裂纹萌生，并导致未熔合孔隙成为裂纹萌生的主要来源。最重要的是，扫描策略显著影响晶粒排列和晶粒尺寸，导致对疲劳裂纹扩展的显著影响;特别是，在具有0°旋转的曲折扫描策略中观察到最高的裂纹扩展阻力，这归因于大多数柱状晶粒和沿着裂纹扩展路径的最小晶界间距。
2020-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Non-local plasticity effects on notch fracture mechanics
我们研究了梯度增强位错硬化对缺口诱导失效机制的影响。几何必要位错（GNDs）在增强开裂的作用进行了评估，通过基于机制的应变梯度塑性理论。通过有限元方法研究了缺口状缺陷产生的静止裂纹和扩展裂纹。一个结合单调和循环损伤的贡献的内聚区配方是用来解决这两种加载条件。计算进行了非常广泛的长度尺度参数和众多的几何形状得到解决，涵盖了主要类型的缺口。结果表明，在所有考虑的情况下，塑性应变梯度的强烈影响。确定了缺口角度、半径和长度尺度参数的过渡组合，建立了GNDs相关性的制度，为梯度塑性模型在缺口构件损伤评估中的合理应用奠定了基础。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic plasticity and damage in two-phase steels: on the competing role of crystallography and phase contrast
本文揭示了金属材料的微观力学方面，其微观结构包括两个或多个阶段的晶粒。局部塑性响应由（i）单个晶粒滑移系的相对取向差和（ii）相的不同机械性能决定。这两种机制在细观尺度上的相对重要性尚不清楚：塑性响应是由晶粒的各向异性主导的，还是这种效应被两相之间的机械对比所压倒？答案影响了这种材料在中尺度上的建模，但也提供了在该长度尺度上产生的断裂机制的见解。到目前为止，这个问题只针对特定的晶体学和机械性能进行了讨论。相比之下，本文系统地研究了这个问题，使用大量的相位分布，晶体学和材料参数。结果发现，宏观和介观（晶粒平均）塑性响应的两个极端的建模选择（晶体塑性或各向同性塑性）收敛与增加的相位差。当硬相的屈服应力比软相高四倍时，晶体学的效果完全被相差压倒。当该比值小于2时，其影响不可忽略。然而，即使在这种情况下，断裂起始也由相的局部布置控制。后者是量化的，在本文中通过平均安排的相周围的断裂起始位点。
2016-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Strengthening and toughening mechanisms in heterostructured laminates revealed by a phase field-enhanced crystal plasticity simulation
本研究通过相场增强的晶体塑性模拟揭示了异质结构层合材料中强化和增韧机制，为材料设计和优化提供了理论支持。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Plastic-damage model for concrete in principal directions
本文讨论了混凝土的塑性损伤模型。基于各向同性材料的弹性试应力和投影塑性应力状态具有相同的特征向量，在主应力空间中建立加载面，而不用应力张量的不变量。该模型假设正交各向异性损伤方向与弹性预测应力状态的主方向一致（由同轴旋转裂纹模型激发）。由于这一假设，载荷表面和最近点投影算法仍然可以在主方向上形成。非弹性应变的演化是用极小化原理确定的。损伤和塑性部分的非弹性应变分离使用标量参数，这是假设为应力依赖。本文还讨论了一个有效的数值实现。一个说明性的例子证明了该模型的性能。
2007-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Scalar damage model for concrete without explicit evolution law
基于各向同性材料模型的弹性预测量和投影应力张量具有相同的特征向量的事实，它表明，标量损伤可以直接从投影算法获得。这消除了作为混凝土损伤演化的驱动力的等效应变的适当定义的困难。此外，如果特征向量已知，则不必用应力张量的不变量来表示载荷面。在本模型中，加载表面以多项式形式表示。这有两个优点：（i）它自动满足C1连续性和（ii）通过简单地将第三应力设置为零来实现平面应力公式。以混凝土复合型断裂为例说明了模型的有效性。结果表明，对于本例的模型预测强烈依赖于应力退化规律的选择。
2007-04-20 cond-mat.mtrl-sci
On fracture in finite strain gradient plasticity
在这项工作中，损伤和断裂评估的一般框架，包括应变梯度的影响。采用有限变形理论对基于力学和唯象的应变梯度塑性（SGP）理论进行了数值模拟，并对裂纹尖端场进行了研究。在连续SGP建模的两种方法之间的差异和相似之处突出和讨论。局部应变硬化促进的几何必要位错（GNDs）在裂纹附近导致更高的应力，相对于经典的塑性预测。当考虑到大应变时，由于应变梯度对材料加工硬化的贡献，这些差异显著增加。在裂纹尖端的应力升高的幅度和距离的裂纹，GNDs显着改变应力分布的量化。SGP占主导地位的区域延伸超过有意义的物理长度，可以拥抱几种损伤机制的临界距离，特别是氢辅助开裂模型。一个重要的作用，一定的长度参数观察到的多参数版本的唯象SGP理论。由于这也占主导地位的力学压痕测试，结果表明，长度参数特性的模式I断裂应推断从纳米压痕。
2017-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Mesoscale Modelling of Confined Split-Hopkinson Pressure Bar Tests on Concrete: Effects of Internal Damage and Strain Rates
The University of Sydney（悉尼大学）
本文通过细观尺度有限元建模研究了约束劈裂压杆试验中加载速率、内摩擦和围压对混凝土动态增加因子的影响，发现加载速率和围压能提高DIF，但内摩擦会减弱应变率效应。
2026-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Modified deformation behaviour of self-ion irradiated tungsten: A combined nano-indentation, HR-EBSD and crystal plasticity study
预测辐照损伤引起的材料性质的急剧变化是未来核裂变和聚变反应堆设计的关键。自离子注入是一种模拟中子辐照效应的有吸引力的工具。然而，注入样品的损伤层只有几微米厚，使得难以估计宏观性能。在这里，我们使用实验和建模技术相结合来解决这一挑战。我们专注于自离子注入钨，融合装甲组件和原型bcc材料的领跑者。为了捕获剂量依赖性的性质的演变，我们实验性地将样品的损伤水平从0.01 dpa到1 dpa。颗粒的球形纳米压痕<001>显示硬度增加到0.032 dpa的剂量，超过该剂量它饱和。AFM测量显示堆积增加到相同的剂量，超过该剂量，可以看到大的堆积和滑动台阶。基于观察，我们开发了一个晶体塑性（CPFE）模型的辐照材料。它捕获辐照诱导硬化，然后通过辐照缺陷和滑移位错的相互作用的应变软化。辐照缺陷的剪切阻力来自于类似辐照样品的TEM观察。模拟了剂量为0.01，0.1，0.32和1dpa的原始钨和注入钨的纳米压痕。将两个模型参数与0.01 dpa样品的实验结果拟合，并对所有其他剂量保持不变。CPFE模型预测的峰值载荷、裂纹表面轮廓和损伤饱和度与实验观测结果非常吻合。预测的晶格畸变和位错分布在压痕周围同意从HR-EBSD相应的测量。最后，利用CPFE模型预测了类似辐照下钨块体材料的宏观应力-应变响应。
2020-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A Nonlocal Damage-enhanced Lattice Particle Model for Ductile Fracture Analysis
金属材料的韧性断裂通常涉及弹塑性变形和相关的损伤过程。非局部格点法（LPM）可以扩展到模拟这种复杂的行为。最近，一个基于畸变能量的模型被制定到LPM来模拟J2塑性。然而，该模型是基于增量更新算法，需要非常小的加载步骤，以获得合理的结果。对于大型系统来说，这是耗时且不稳定的。因此，本文提出了一种基于张量的返回映射算法来处理这些不足。材料的劣化过程被建模为一个非局部损伤演化过程。宏观力学响应的颗粒尺寸/晶格依赖性处理得当，通过使用所提出的模型。最后给出了工程结构弹塑性损伤和断裂预测的算例。使用C的LPM的多线程实现可以在网站上获得：https://github.com/ymlasu/LPM-C。
2021-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Slow dynamics in concrete: Effects of temperature, strength variation, and microcracking damage
University of Nebraska-Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）
本研究通过压缩加载和尾波干涉法监测混凝土慢动力学，发现恢复速率随强度增加而加快，ASR损伤导致恢复时间延长，展示了慢动力学在评估强度和检测微裂缝方面的潜力。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.class-ph
Predicting Creep Failure by Machine Learning -- Which Features Matter?
空间和时间的功能进行了研究，就其预测值的故障时间预测在亚临界故障与机器学习（ML）。数据是从一种新的，脆性随机保险丝模型（RFM），以及弹塑性有限元模拟（FEM）的随机塑性模型与损伤，这两个模型考虑随机热激活损伤/故障过程中无序材料的模拟。可重构网络是由分层和非分层结构生成的。随机森林-一种特定的ML算法-允许我们通过特征的平均错误减少来衡量特征的重要性。RFM模拟数据被发现变得更可预测的系统尺寸和温度的增加。增加载荷或局部材料特性的分散具有相反的效果。在这些模型中的损害积累的收益在随机雪崩，统计签名，如雪崩率或规模已在文献中讨论的早期故障的预测。然而，在本研究中，这些特征被证明对ML模型没有可测量的用途，ML模型主要依赖于全局或局部应变进行预测。这表明该菌株是未来实验研究中监测的可行量，因为它可通过数字图像相关性获得。
2022-08-14 cond-mat.mtrl-sci
A dual-scale stochastic analysis framework for creep failure considering microstructural randomness
本研究提出一种双尺度随机分析框架，结合晶体塑性有限元与蒙特卡洛方法，揭示晶界特征对高温蠕变失效的影响，实现了蠕变裂纹随机萌生与扩展的全场多尺度计算。
2025-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
History effects in the creep of a disordered brittle material
利用声发射和超声波传感技术跟踪内部损伤，研究了无序脆性材料（混凝土）在连续加载阶段下的蠕变行为。观察到的主要蠕变速率遵循（大森型）幂律衰减的应变速率，声发射事件的数量以及超声波束的振幅，支持脆性蠕变机制。然而，主要的结果是发现了意想不到的历史效应，使材料不太容易蠕变时，它已经在较低的施加应力下的初级蠕变变形和损坏。与实施热激活的渐进损伤模型的帮助下，我们解释这是一个老化的应力下的现象：在相对较低的施加应力的初始蠕变步骤期间，容易损坏的网站被耗尽的第一，耗尽在低应力间隙值的激发谱。因此，在较大的施加应力下重新加载时，尽管先前已损坏，但材料的蠕变（和损坏）小于其在相同应力下但没有预蠕变的情况。除了对无序脆性材料蠕变的基本物理学有了新的认识外，这在解释某些实验过程（如应力步进实验）方面具有重要的实际意义。
2022-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Runaway electron induced explosions of graphite; modeling versus controlled DIII-D experiments
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Hellenic Mediterranean University（希腊地中海大学）
研究石墨受逃逸电子冲击热机械响应，通过引入特定本构模型等方法扩展预测能力至非线性损伤阶段，并与DIII-D实验结果对比，朝定量描述钨热机械响应迈进。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
