Crack Growth Behavior in NiTi Shape Memory Alloys Under Mode-I Isothermal Loading: Effect of Stress State
采用有限元分析方法研究了镍钛记忆合金在Ⅰ型等温载荷作用下的断裂行为。在Abaqus有限元软件中对紧凑拉伸（CT）形状记忆合金试件进行了模拟，研究了平面应变和平面应力条件下位移边界条件下的裂纹扩展。SMA材料的本构关系的参数在有限元设置中实现的近等原子NiTi形状记忆合金进行的表征试验获得。虚拟裂纹闭合技术（VCCT）的实施，其中裂纹被假定为扩展时，在裂纹尖端的能量释放率变得等于实验获得的材料特定的临界值。分析了平面应变和平面应力情况下裂纹尖端的载荷-位移曲线和力学场。此外，相对于抗裂性R-曲线计算使用平面应变和平面应力条件下的荷载-位移响应的讨论。
2018-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Path differences between quasistatic and fatigue cracks in anisotropic media
该研究针对各向异性介质中裂纹扩展路径问题，通过实验与计算发现循环载荷下疲劳裂纹路径主要由载荷对称性决定，微结构影响可忽略，与受断裂能各向异性主导的准静态裂纹路径存在显著差异。
2024-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Micromechanics-Based Simulations of Compressive and Tensile Testing on Lime-Based Mortars
本文的目的是提出一个连续细观力学模型的模拟单轴压缩和拉伸试验的石灰基砂浆，以预测其刚度，压缩和拉伸强度，拉伸断裂能。在拉伸时，我们采用了一个增量应变控制形式的Mori-Tanaka格式与一个可损伤的矩阵相，而一个简单的$J_2$屈服准则在压缩。为了正确地再现石灰基砂浆的性能，该方案必须考虑骨料之间的收缩开裂。这种现象被引入到模型中，通过硬币形的裂纹，其密度估计的基础上的颗粒尺寸分布相结合的两个球形夹杂物之间的单个裂纹形成的有限元分析的结果。我们的预测显示出良好的协议与实验数据，并解释了符合粉碎砖碎片，经常遇到的古代砂浆，硬砂颗粒的优势。验证模型提供了一个可靠的工具，优化现代石灰基砂浆的组成与应用在保护和修复建筑遗产。
2015-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Roughness of tensile crack fronts in heterogenous materials
利用最近提出的考虑非线性效应的随机运动方程研究了非均匀介质中平面裂纹前缘的动力学。本文用自洽展开法对准静态运动波前进行了分析。在平坦相和粗糙相之间存在连续的动力学相变，其粗糙度指数为$ζ=1/2$，粗糙相的出现是由于非线性项对线性模的失稳.考虑到裂纹扩展的不可逆性，我们推断，在实验中发现的粗糙度指数可能会成为历史依赖性，所以我们的结果给出了一个下限为$ζ$。
2006-07-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
A comparison of phase field models of brittle fracture incorporating strength: I -- Mixed-mode loading
本文系统比较了三种考虑强度的脆性断裂相场模型在II型、III型及混合模式加载下的裂纹扩展预测能力，证实完全形核方法最可靠，并揭示了其他方法在强度面处理和断裂韧性预测上的不足。
2025-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Hilbert Transform Technique for Analyzing Mode I Crack Growth in an Pre- Stressed Monoclinic Crystalline Strip Under Punch Pressure
本研究利用 Hilbert 变换解析求解预应力单斜晶体条带中运动 I 型裂纹的应力强度因子与张开位移，并评估裂纹速度、冲头载荷及材料各向异性对断裂行为的影响。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Explicit relationship between electrical and topological degradation of polymer-supported metal films subjected to mechanical loading
为了全面表征聚合物衬底上金属化层的机械可靠性，应考虑电气和机械退化。虽然很明显，导电膜的开裂会导致电性能退化，但电阻的增长与诱导裂纹图案的参数之间的定量关系迄今为止仍未被探索。借助有限元建模，我们能够找到一个明确而简洁的表达式，表明电阻的增长与裂纹长度的四阶和面积裂纹密度的二阶。通过与聚合物支撑的金属薄膜的拉伸测试的实验结果进行比较，验证了所发现的关系。只要欧姆定律成立，该模型与薄膜的长度尺度无关，可适用于不同厚度的薄膜。它表明，线性裂纹密度是一个模糊的参数，不正确地捕捉裂纹图案的发展。为了明确表征裂纹图案的强度，提出了一种通用的无量纲因子。提出的结果表明，有一个广泛的可能的裂纹图案，不导致电气故障的导电膜，可用于柔性电子器件的无故障设计。
2019-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Embedded trilayer graphene flakes under efficient tensile and compressive loading
嵌入ABA三层石墨烯片加载在聚合物梁上的拉伸和压缩的机械响应通过G或2D峰的应变灵敏度通过同时拉曼测量来监测。所研究的薄片的一个特性是它包含三层和双层部分。Bernal堆叠双层用作应变传感器，旨在评估通过剪切从聚合物基质到各个石墨烯层的负载转移的效率。对于处于拉伸状态的三层石墨烯，两个峰都发生了红移，并且首次报道了G峰的分裂。在压缩，所研究的样品是一个几乎孤立的三层，其中两个峰蓝移到一个临界压缩应变。发现该临界应变是在单层石墨烯的情况下发现的值的四分之一，尽管三层比薄得多的单层表现出更高的弯曲刚度。
2016-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Determination and prediction of the fretting crack initiation: introduction of the (P,Q,N) representation and definition of a variable process volume
本文以损伤容限2024铝合金为研究对象，对微动载荷下裂纹形核进行了实验研究。提出了一种新的方法来确定其条件相对于所有的加载参数，包括微动循环次数。进一步的工作涉及使用Smith-Watson-Topper准则预测该阈值。提出了微动裂纹萌生计算的新进展，特别是引入了变尺寸的过程体积。
2008-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Multiaxial Fatigue Behaviour of A356-T6
对A356-T6铝合金进行了拉伸、扭转及复合载荷的全循环加载试验。结果表明，疲劳极限取决于最大主应力。断口分析表明，长剪切模式III传播与多个起始点下扭转。在其他载荷下，断裂表面显示出独特的初始位置与缺陷和I型裂纹扩展一致。使用复型技术，它已被证明，初始寿命是可以忽略的疲劳寿命接近1 E6周期的组合加载。自然裂纹扩展速率也被证明与类似材料中的长裂纹相当。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Fractional Modeling of Thermoelastic Fracture Behavior in a Cracked PZT-4 Strip under Transient Thermal Loading
National Institute of Technology Hamirpur（印度喜马偕尔邦哈米勒普尔国家技术学院）
本文研究了在瞬态热冲击载荷和预存应力场作用下，含垂直绝缘裂纹的横各向同性压电条的热弹性断裂响应，采用广义分数热传导模型分析，探讨分数阶次、热松弛时间等因素对温度分布及应力强度因子的影响。
2026-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Self-stresses and Crack Formation by Particle Swelling in Cohesive Granular Media
我们提出了一个分子动力学研究的力模式，拉伸强度和裂纹形成的粘性颗粒模型中的颗粒进行膨胀或收缩梯度。不均匀的颗粒尺寸变化产生自平衡力，一旦最强的拉伸接触开始失效，就会导致裂纹萌生。我们发现，粗粒度的应力是正确的弹性模型，将颗粒尺寸的变化作为度量演化预测。由于颗粒介质中的力传递不均匀，其抗拉强度远低于理论强度。裂纹在收缩时从边缘向内扩展，在膨胀时从中心向外扩展。
2004-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Crack Face Contact Modeling is Essential to Predict Crack-Parallel Stresses
本研究提出一种考虑裂纹方向的相场断裂模型，以区分裂纹平行与法向应力，正确预测裂纹面接触行为，避免传统谱分解和体积-偏量分解方法在纯裂纹平行应力下产生的非物理裂纹扩展与应力集中。
2025-04-23 cond-mat.mtrl-sci math.AP
A fretting crack initiation prediction taking into account the surface roughness and the crack nucleation process volume
本文提出了一种实验研究微动裂纹形核阈值，表示在加载条件下，与圆柱/平面接触。所研究的材料是一种广泛应用于航空航天领域的损伤容限铝合金。由于在工业问题中，表面质量往往是可变的，单向粗糙度的影响进行了研究，通过改变在微动实验中的计数器体的粗糙度。正如预期的那样，实验结果表明，接触粗糙度对裂纹成核条件有很大的影响。通过引入有效接触面积的概念，成功地获得了独立于所研究的粗糙度的裂纹成核边界。这表明，微动裂纹形核的研究材料可以有效地描述的接触内的局部有效载荷。采用Smith-Watson-Topper（SWT）参数对裂纹形核进行了解析预测，并对尺寸效应进行了研究和讨论。
2007-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Damage of Cross-Linked Rubbers as the Scission of Polymer Chains: Modeling and Tensile Experiments
本文基于高分子链断裂的概念，建立了一个非填充交联橡胶的损伤模型。该模型是建立在著名的Gent弹性势补充的动力学方程描述的高分子断链的影响。损伤模型中的宏观参数通过未损伤弹性体的参数来评估。定性分析下断裂的聚合物链的橡胶分子参数的变化导致容易缩放模型这些参数的损伤因子的依赖性。这使得有可能预测橡胶的机械脱硫化在分子方面的失败。对该模型进行了单调加载和反复加载-卸载的准静态拉伸试验。
2011-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Damage of Cross-Linked Rubbers as the Scission of Polymer Chains: Modeling and Tensile Experiments, Report 1
本文基于高分子链断裂的概念，建立了一个非填充交联橡胶的损伤模型。该模型是建立在著名的Gent弹性势补充的动力学方程描述的高分子断链的影响。损伤模型中的宏观参数通过未损伤弹性体的参数来评估。定性分析下断裂的聚合物链的橡胶分子参数的变化导致容易缩放模型这些参数的损伤因子的依赖性。这使得有可能预测橡胶的机械脱硫化在分子方面的失败。对该模型进行了单调加载和反复加载-卸载的准静态拉伸试验。
2011-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Mixed-mode loading of a straight crack with surface strain-gradient elasticity
本文通过表面应变梯度弹性理论消除裂纹尖端奇异性，研究直裂纹在混合模式加载下的应力应变场行为。
2026-01-08 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Stability and roughness of tensile cracks in disordered materials
研究了非均匀脆性二维弹性材料中裂纹扩展的稳定性和粗糙度。首先，我们推导出一个运动方程描述这样的裂纹的动态的框架内的线性弹性断裂力学，基于格里菲斯准则和局部对称性原则。这一结果使我们能够将Cotterell和Rice的稳定性分析扩展到无序材料。在稳定的政权，我们发现随机裂纹路径。利用统计物理的工具，我们得到了这些路径的功率谱和它们的概率分布函数，并得出结论，它们不表现出自仿射性。我们表明，这些路径的实空间分形分析可能会导致错误的结论，路径是自仿射的。为了完成图片，我们解开系统的偏见，在这样的真实空间的方法，从而有助于自仿射测量的可靠性的一般性讨论。
2013-11-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Experimental Investigation of Thickness Effects on Mixed-mode I/II Fracture of an Aluminum Alloy
对厚度为2、4、8和14 mm的铝合金进行了I/II复合型断裂实验研究，发现在纯I型加载条件下，单位厚度的承载能力随厚度的增加而单调减小。而在复合加载条件下，承载能力对厚度的依赖性变得很弱。尽管在除纯模式II外的所有混合模式条件下，从断裂试样的中平面测得的裂纹萌生角与薄试样和厚试样中典型的现有准则吻合良好，但在8 mm厚的试样中发现了异常低的裂纹萌生角。尽管韧性韧窝是所有试样中占主导地位的微观特征，但最终空隙的大小随试样厚度和加载模式而显著变化。随着试样厚度的减小，裂纹萌生区的韧窝变大变浅。
2008-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Micromechanical study of the dilatational response of porous solids with pressure-insensitive matrix displaying tension-compression asymmetry
本文研究了具有强度微分效应的压力不敏感基体多孔固体的振动响应。为此，进行三维单胞的微机械有限元分析。基质行为受Cazacu等人（2006）标准的各向同性形式控制，该标准通过参数k说明SD效应。模拟结果的轴对称拉伸载荷对应于固定值的应力三轴度的洛德参数，LP的两个可能的值。对于中等和高应力三轴度，它表明，对于材料的基体拉伸强度大于其压缩强度（k > 0），在拉伸载荷对应于在LP=1的空隙增长率是远远快于在拉伸载荷的情况下，在LP=-1。对于基体拉伸强度低于其压缩强度（k< 0）的材料，情况正好相反。孔隙度演变的这种巨大差异可以通过局部塑性应变和应力的分布来解释，这与von Mises材料明显不同（即基质没有SD效应）。
2014-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Phase-Field Models for Fatigue Crack Growth
我们介绍了一类模型的基础上，近裂纹尖端退化的材料，可以占循环载荷下的断裂增长低于格里菲斯阈值。我们将逐渐退化，由于循环载荷通过一个流量方程，减少空间变化的参数控制的断裂韧性在裂纹尖端附近，与相和位移场放松到能量最小值，在每个时间步。虽然我们的方法是唯象的，它自然地再现了具有高指数的Paris定律，这是脆性疲劳裂纹扩展的特征。我们发现，当相场动力学的金斯堡-朗道型的弛豫时间相当于循环加载期间，或当退化发生在一个规模大于过程区的指数下降。除了再现巴黎定律，我们的方法可以用来模拟多个裂纹在任意复杂的几何形状在不同的负载条件下的增长所示的一些数值例子在二维和三维。
2018-12-28 cond-mat.mtrl-sci
A shifted energy barrier approach for phase-field modeling of tensile-dominated brittle fracture
Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；University of Pavia（帕维亚大学）
本文提出一种移位能垒方法，改进经典AT1相场模型，实现拉伸主导型脆性断裂的精准建模，可复现峰值强度、捕捉形核规律及失效模式转变，且形核载荷对正则化长度不敏感。
2026-08-21 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Structural relaxation of porous glasses due to internal stresses and deformation under tensile loading at constant pressure
利用分子动力学模拟研究了常压下非晶态固体的孔径分布和力学性能随时间的演化。多孔玻璃最初是在恒定体积条件下通过从液态到玻璃态区域的快速热淬火并允许同时发生相分离和材料固化来制备的。我们发现，在恒定的压力和低温下，多孔网络变得更加紧凑和玻璃系统搬迁到逐步降低的势能水平。虽然玻璃的弹性模量和平均密度都随等待时间的增加而增加，但它们的依赖性由具有相同指数的幂律函数描述。此外，数值模拟的结果表明，在恒定压力下的拉伸载荷下，低密度的多孔样品变得显着变形，并打破成单独的域在高应变，而致密的玻璃形成一个几乎均匀的固体材料。
2018-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Simulation study on cavity growth in ductile metal materials under dynamic loading
用材料点法研究了动态载荷作用下韧性金属材料中孔洞的扩展。在稀疏波作用下，空穴效应表现为两种典型的现象：（1）部分材料颗粒相对于初始加载速度离开空穴;（2）局部区域呈现较弱的负压甚至正压。相邻的空穴通过等压轮廓的合并而相互作用。拉伸条件下空洞的生长具有阶段性。在初始缓慢阶段之后，拉伸和横向方向的体积和尺寸随时间呈线性增长率，直到整体拉伸波到达上自由表面。有趣的是，横向的生长速率比拉伸方向的生长速率快。体积增长速率随拉伸初速度线性增加。当整体拉伸波通过孔洞后，拉伸方向上的最大颗粒速度和拉伸方向上的最大颗粒速度均随初始拉伸速度的增大而增大。从空腔反射回来的冲击波和自由表面的压缩波诱发了界面不稳定性的初始行为，如Richtmyer-Meshkov不稳定性，这是变形空腔形貌不规则的主要原因。局部温度和热点分布由塑性功决定。与动力学过程相比，热传导要慢得多。
2013-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Suppression of acoustic emission during superelastic tensile cycling of polycrystalline Ni$_{50.4}$Ti$_{49.6}$
研究了超弹性/弹热合金Ni $_{50.4}$ Ti $_{49.6}$（at. %）使用拉伸应变驱动。我们使用两个独立的AE传感器，以定位AE事件，并专注于从机械试验机的夹具中产生的AE的贡献。在第一次机械加载期间存在显著的AE活动，这主要是由于在正向马氏体转变期间宽Lüders样带的成核和生长（使用可见光和红外（IR）辐射成像）导致晶间相互作用的持续变化。AE活动被抑制在随后的反向马氏体相变卸载，并在连续的加载/卸载循环，Lüders样带变窄，修改晶粒间的相互作用，以更小的程度。在第一次加载后，我们发现与马氏体相变相关的AE活动很弱，我们认为这是因为Ni-Ti中的弹性各向异性和应变不相容性较低。我们还发现，AE活动变得较弱的机械循环，由于保留马氏体的增加。
2020-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Recent developments in dynamic fracture: Some perspectives
我们简要回顾了一些重要的动态断裂领域的最新实验和理论发展。主题包括直线拉伸裂纹的运动方程的实验验证（在无限介质和带状几何形状），验证了一个新的理论描述的近端领域的动态裂纹将弱弹性非线性，一个新的理解动态不稳定性的拉伸裂纹在二维和三维，裂纹前沿动态，摩擦运动和动态剪切裂纹之间的关系。最后对今后的相关研究方向进行了简要的讨论。
2015-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Strain heterogeneity and micro-damage nucleation under tensile stresses in an Mg-5Al-3Ca alloy with an intermetallic skeleton
微观结构水平的应变不均匀性在双相或多相材料的变形和断裂行为中起着至关重要的作用。采用准原位μ-DIC实验研究了Mg-5Al-3Ca合金在高温（170 °C）拉伸变形过程中亚微米尺度的应变不均匀性、局部化和分配。结果表明，应变主要由α-Mg相携带，而金属间化合物Laves相在α-Mg基体和Laves相界面处产生应变集中，降低合金的整体变形能力。在高温下的准原位和块体材料分析中，观察到裂纹在Laves相中形核，i）α-Mg基体中的滑移线与Laves相的交点，ii）与α-Mg/Laves相界面的孪晶交点和iii）穿过α-Mg/Laves相界面的孪晶传输。欧拉数分析表明，Laves相的（相互）连通性随着变形而降低。最后，裂纹优先沿着Laves相生长，直到材料断裂。
2019-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Crack Front Segmentation and Facet Coarsening in Mixed-Mode Fracture
当加载有垂直于裂纹平面的拉伸应力（模式I）和平行于裂纹前缘的剪切应力（模式III）时，平面裂纹一般分成形状为倾斜刻面的“子裂纹”阵列。我们调查小平面的传播和粗化使用在准静态混合模式裂纹扩展和相场模拟的不同阶段的断裂表面的原位显微镜观察。结果表明，从传播的平面分段裂纹前缘的分叉是强烈的亚临界，调和以前的线性稳定性分析的理论预测与实验观察。他们进一步表明，刻面粗化是由刻面阵列的空间倍周期不稳定性驱动的自相似过程，其生长速率取决于模式混合度。这些结果对于理解各种材料的失效具有重要意义。
2015-09-16 cond-mat.mtrl-sci
An interface crack in 1d piezoelectric quasicrystal under antiplane mechanical loading and electric field
本文研究了一维压电准晶体中III型界面裂纹在抗面波和相声波载荷及平面电场作用下的机电响应，通过复杂函数方法分析并推导了应力强度因子及电特性。
2025-12-19 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.AP
Role of the sample thickness in planar crack propagation
采用随机熔合模型研究了无序弹性介质中平面裂纹前缘扩展中试样厚度的影响。我们采用不同的加载条件，我们测试他们的稳定性方面的裂纹扩展。我们发现，厚度诱导特征长度的应力增强因子在前面的裂纹和平行于裂纹的应力传递函数。这是反映在裂纹前端形态，从多尺度的自仿射指数与线脱钉模型和实验中的厚度相关的交叉规模。最后，我们计算了裂纹雪崩的分布，这是取决于厚度和加载模式。
2013-07-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
A hydrogen-informed Rice-Beltz model for crack-tip dislocation emission under mixed-mode loading
Jiangnan University（江南大学）；Jiangsu Key Laboratory of Advanced Food Manufacturing Equipment and Technology（江苏省先进食品加工装备与技术重点实验室）
针对氢环境下裂纹尖端位错发射，提出氢影响的Rice-Beltz模型，量化混合模式加载下临界应力强度因子，揭示氢浓度非单调影响，为氢致塑性提供无参数边界条件。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nondestructive testing of high strength conductors for high field pulsed magnets
NHMFL的高场脉冲磁体使用高强度导线，其极限抗拉强度高达90%。因此，确保电线没有缺陷是非常重要的。在导线冷拉过程中，由于拉丝工艺不合理或润滑不充分等原因，容易产生内部人字形裂纹。这些内部裂纹很少沿着导线发生，因此从长导线端部切割的短样品的拉伸测试通常会忽略问题。此外，丝表面上的小夹杂物可损害丝的疲劳特性。在本文中，我们提出了我们的非破坏性检测（NDT）检测的结果Glidcop AL60线使用涡流检测（ECT），超声波检测（UT）和X射线照相（2D和3D）。三种无损检测技术均在部分AL60导线中发现了人字形裂纹。ECT检测发现了表面夹杂物。我们已经开发了长长度ECT导线检测能力。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Tensile properties of all-polymeric syntactic foam composites: experimental characterization and mathematical modelling
在大应变循环和单调拉伸载荷下研究了全聚合物复合泡沫塑料，以揭示其拉伸应力-应变行为、回复性、拉伸强度和断裂伸长率。这里研究的复合泡沫塑料由两个不同等级（551和920）的中空热塑性微球（HTM）组成，具有平均壁厚和直径的分布，以各种体积分数嵌入聚氨酯基质中。记录循环加载-卸载曲线，揭示材料所表现出的粘弹性水平（随着HTM体积分数的增加，其变得更强），并指示在大应变下加载的可重复性水平。样品还经受单调拉伸载荷以研究其断裂伸长率。较高体积分数的HTM增加了材料的刚度，并且虽然观察到材料在宽范围的拉伸应变下是高弹性的，但是对于更高度填充的材料，在较低水平的应变下出现损坏。因此，HTM复合泡沫塑料表现出较低的断裂应变相比，净矩阵，这是由于矩阵微球界面脱粘。此外，通过采用优化技术，线弹性性能的微球和平均壳厚度的551级推断通过比较实验结果的预测从广义自洽方法，将多分散性数据的微球的尺寸分布。这些结果补充了以前的工作，涉及直接实验测量的920级壳厚度。结果还表明，微球特性的表征并不严重依赖于获得高分辨率微球直径分布数据，只要一个准确的代表性平均直径是已知的。
2021-10-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
H induced decohesion of an Al grain boundary investigated with first principles: Proposed general conditions for instant breakage and delayed fracture
用第一性原理研究了面心立方铝中H修饰$Σ$ 5 [100]扭曲晶界的单轴拉伸响应。杂质在装载过程中表现出强烈的迁移倾向。为了捕捉这些H运动，标准模型框架扩展到探测加载-卸载滞后。如果在最大可接受应变之前达到H装饰GB在缓慢断裂极限中接受的最大拉伸应力，则超过该应力可能触发H流入控制的不稳定，而不是“立即”断裂。这种“延迟”故障似乎可能出现时，H吸引GB显示单调下降，增加负载。
2018-12-18 cond-mat.mtrl-sci
A generalized machine learning framework for brittle crack problems using transfer learning and graph neural networks
Auburn University（奥本大学）
尽管最近取得了成功，但机器学习（ML）模型（如图神经网络（GNN））仍存在缺点，例如需要大型训练数据集，以及对未知情况的性能较差。在这项工作中，我们使用迁移学习（TL）方法来规避对大型数据集进行再训练的需求。我们将TL应用于现有的ML框架，训练预测多裂纹扩展和应力演化的脆性材料下的模式-I加载。新的框架，ACCURATE通用fRACTure仿真器（ACCURATE），推广到各种裂纹问题，通过使用一系列TL更新步骤，包括（i）任意裂纹长度，（ii）任意裂纹方向，（iii）方域，（iv）水平域，（v）剪切载荷。我们表明，每个TL更新步骤使用20个模拟的小训练数据集，ACCURATE在Mode-I和Mode-II应力强度因子以及这些问题的裂纹路径中实现了高预测精度。案例研究（一）-（四）的百分比。我们证明了ACCURATE的能力，预测裂纹扩展和应力演化的高精度看不见的情况下，涉及新的边界尺寸与任意裂纹长度和裂纹方向的拉伸和剪切载荷的组合。与基于XFEM的断裂模型相比，我们还展示了高达2个数量级的加速模拟时间（200倍）。ACCURATE框架提供了一个通用的计算断裂力学模型，可以很容易地修改或扩展在未来的工作。
2022-11-22 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
The Capriccio method as a versatile tool for quantifying the fracture properties of glassy materials under complex loading conditions with chemical specificity
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Université de Rennes, CNRS（雷恩大学，法国国家科学研究中心）；Institute of Applied Mechanics（应用力学研究所）；Institut de Physique de Rennes (IPR) - UMR 6251（雷恩物理研究所）
本文应用Capriccio方法耦合分子动力学与有限元，模拟玻璃材料在复杂加载下的断裂，准确计算临界应力强度因子，展示了其在工程尺度断裂模拟中的潜力。
2025-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Evaluation of fatigue crack initiation using accumulated entropy
用累积熵评价了304不锈钢平板缺口试样的裂纹萌生。两个缺口半径已被研究，以捕捉裂纹萌生的热图和测量累积的热耗散。在R比为-1的拉-推载荷作用下，裂纹萌生和扩展的累积熵达到一定值后，断裂疲劳熵几乎保持不变。考虑了失稳变形的耗散，讨论了基于Kelvin-Voigt型单元的数学模型。滞弹性变形的影响已被研究在试验开始时的温度演变。
2022-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of twin boundary effect on the crack growth behaviour in BCC Fe
本文采用分子动力学模拟研究了孪晶界对体心立方铁单晶裂纹扩展行为的影响。研究了（111）$<$ 110 $>$（裂纹面/裂纹前缘）取向的原子级尖锐裂纹在恒应变速率下的扩展。为了研究孪晶界对裂纹扩展行为的影响，在垂直于裂纹扩展方向上引入了单个和多个孪晶界。结果表明，体心立方铁单晶中的（111）$<$ 110 $>$裂纹以脆性方式扩展。然而，随着孪晶界的引入，在裂纹尖端观察到明显的塑性形变。此外，增加孪晶界的数量增加了塑性形变的量，导致更好的抗裂性和高的失效应变。最后，一个有趣的关系已经观察到裂纹扩展速率和流动应力之间。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Relation between driving energy, crack shape and speed in brittle dynamic fracture
我们报告的驱动力，粗糙度指数，分支和裂纹速度之间的相互关系的有限元模型的结果。我们表明，对于低施加载荷的裂纹速度达到在实验中测得的值，和裂纹表面粗糙度是兼容的对数标度。在较高的载荷下，裂纹扩展速度增加，裂纹粗糙度指数接近实验中短尺度下的测量值。在高各向异性的情况下，裂纹速度与各向异性材料的实验测量值完全一致，并且我们能够根据我们在以前的工作中引入的效率函数明确地解释结果[A. Parisi和R. C. Ball，Phys.Rev.B，66（16）165432（2002）]。导致裂纹速度降低和对数标度出现的机制是“尝试”分支，而粗糙度指数发展时，分支成功地增长到宏观尺寸。
2005-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Mechanisms of fragmentation of Al-W granular composites under dynamic loading
研究了铝（Al）和钨（W）颗粒复合材料圆环在爆炸载荷作用下的动态力学行为。观察到三种相互竞争的碎裂机制：连续水平机制产生由Grady-Kipp碎裂机制描述的大的宏观裂纹，介观机制由于拉伸应变在初始未结合的Al/W界面附近产生空隙和微裂纹，以及由于W颗粒和相邻Al之间的大速度梯度的发展而产生的介观喷射。这些介观机制可以用于定制尺寸通过为给定的加载条件选择适当的初始介观结构来分离碎片。
2012-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Adaptive Mesh Coarsening for Efficient Phase-Field Fracture Simulations
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Vanderbilt University（范德堡大学）
本文提出一种结合自适应细化的网格粗化框架，通过粗裂纹带替换裂纹尾迹并基于材料强度面违反的物理指示器，实现仅细化裂纹尖端附近区域，从而大幅提升相场断裂模拟效率。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Cohesive zone modelling of hydrogen assisted fatigue crack growth: the role of trapping
研究了氢辅助疲劳裂纹扩展过程中微观结构陷阱的影响。为此，一个新的配方相结合的多陷阱应力辅助扩散，基于机制的应变梯度塑性和氢和疲劳相关的凝聚区模型，并进行了数值实现。结果表明，加载频率与有效扩散系数的比值控制疲劳裂纹扩展行为。增加不参与断裂过程的\emph{beneficial}陷阱的密度，导致较低的疲劳裂纹扩展速率。加载频率和碳化物陷阱密度的组合，最大限度地减少脆化敏感性被确定，耐氢合金的合理设计提供了基础。
2022-04-14 cond-mat.mtrl-sci cs.CE physics.app-ph
High Ductility and Transformation-Induced-Plasticity in Metastable Stainless Steel Processed by Selective Laser Melting with Low Power
采用低功率选区激光熔化处理亚稳奥氏体Fe-Cr-Ni钢，获得了近似随机的晶体织构。原位拉伸加载和中子衍射实验进行，结果表明高的延展性，尽管存在的孔隙度，和显着的应变诱导马氏体相变。在机械数据中观察到二次硬化，这是由于马氏体在形成时承载显著的载荷。显着的马氏体相变进行了讨论相对于初始和不断发展的变形织构和其亲和力形成马氏体单轴拉伸载荷下。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Study of the branching instability using a phase field model of inplane crack propagation
本研究利用相场模型研究二维平面内载荷作用下裂纹扩展的动态分叉失稳。模拟结果与理论预测和实验结果吻合良好。即，开始不稳定的临界速度约为$0.48 c_s$。他们还表明，需要一个完整的3D方法来充分理解分支不稳定性。有限界面效应被发现是可以忽略的大系统尺寸的限制，即使他们比一个简单的一维计算预期的更强。
2008-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Fracture mechanics of micro samples: Fundamental considerations
在这篇综述文章中，我们从断裂力学的角度考虑了微米和亚微米尺寸样品的裂纹扩展阻力。标准断裂力学试验程序是为宏观尺度样品开发的，试样尺寸减少三到五个数量级会产生严重的后果。这涉及到微观和纳米力学所获得的结果的解释，以及微和纳米器件的寿命和故障预测。我们讨论了相关的断裂力学长度尺度及其与材料特定结构长度的关系，以便进行严格的断裂力学实验。为了确保一般的有效性和适用性的评价概念，这些比例的考虑是详细的理想脆性，半脆性和微延性裂纹扩展，受到单调和循环载荷。特别注意的是，用于确定各种加载类型的试样尺寸的要求，以测量在小尺度的材料特性裂纹扩展阻力。最后，我们讨论了新的可能性微米和亚微米断裂力学测试，以提高特定的裂纹扩展过程的基本理解。
2020-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermal fracture as a framework for quasi-static crack propagation
我们解决的问题，解析和数值模拟的裂纹扩展下的热载荷的模型系统中的裂纹路径预测。我们表明，只需使用局部对称原理和格里菲斯准则就可以解释从直线裂纹扩展到波浪裂纹扩展的不稳定性。然后，我们认为，应力强度因子的计算可以与标准的裂纹扩展准则相结合，以获得任何加载配置内的裂纹尖端的演化方程。热裂纹问题的理论结果与我们使用相场模型进行的数值模拟一致。此外，事实证明，相场模型允许澄清直和振荡裂纹之间的过渡的性质被证明是超临界的。
2009-09-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other nlin.PS
A study of localisation in dual-phase high-strength steels under dynamic loading using digital image correlation and FE analysis
在应变速率为150-600/s的Split-Hopkinson拉伸杆和应变速率为10 ~（-3）~ 100/s的伺服液压拉伸试验机上对双相高强钢进行了拉伸试验。一种新的试样设计，利用这种板材的霍普金森杆试验。数字图像相关与高速摄影一起使用，以研究应变局部化在拉伸试样在高应变率。通过使用数字图像相关性，可以获得在测量部分的非均匀变形期间的平面内位移和应变场，并且因此可以确定与扩散和局部颈缩相关联的应变。在高应变率试验中的全场测量显示，应变局部化甚至在试样中达到最大载荷之前就开始了。一个弹粘塑性本构模型是用来预测所观察到的应力-应变行为和应变局部化的双相钢。采用非线性显式有限元程序LS-DYNA对动态拉伸试验进行了数值模拟。模拟是用壳（平面应力）和砖元素完成的。实验和数值预测之间取得了良好的相关性，在工程应力-应变行为，变形的几何形状和应变场。然而，网格密度在数值模拟中变形的局部化中起着重要作用，特别是对于壳元分析。
2007-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Directional Anisotropy of Crack Propagation Along $Σ$3 Grain Boundary in BCC Fe
沿着共格孪晶界（CTB）的裂纹扩展行为，即，用分子动力学（MD）模拟方法研究了体心立方铁的$Σ$ 3{112}.在恒应变速率下，在Ⅰ型加载条件下，研究了具有{112} $<$ 110-$>$取向的原子级尖锐裂纹沿CTB的两个相反的$<$ 111 $>$方向的扩展。分别进行了MD模拟与裂纹插入在左侧，右侧和中间的试样模型系统。结果表明，裂纹沿两个相反的$<$ 111 $>$方向不同地扩展。在裂纹插入左侧的情况下，裂纹以延性方式扩展，而在裂纹插入右侧的情况下，裂纹以半脆性方式扩展。沿CTB的裂纹扩展的方向依赖性也证实了应力-应变行为。这种裂纹扩展行为的各向异性归因于{112}面上1/6 $<$ 111 $>$部分位错的孪晶-反孪晶不对称性。
2016-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-static crack propagation in heterogeneous media
在准静态近似下，研究了单裂纹在非均匀介质中的运动动力学。裂纹前缘的运动方程的制定和由此产生的缩放行为进行了分析。在一个模型标量系统和模式III（撕裂）裂纹，裂纹表面被发现是自仿射的粗糙度指数为$ζ=1/2$。但在通常的I型（拉伸）裂纹的实验情况下，局部模式偏好导致裂纹表面只是几何粗糙，与实验中看到的完全不同。残余应力的影响被认为是和发现，潜在的，导致裂纹表面粗糙度增加。但似乎需要弹性波传播效应来解释实验观察到的非常粗糙的裂纹表面。
1996-11-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Fracture as a pattern formation process
提出并讨论了裂纹扩展的连续介质模型。我们获得了稳态解与自洽选择的传播速度和形状的裂纹，弹性动力学和粘弹性效应考虑在内。考虑了两种不同的裂纹扩展机制，一级相变和表面扩散，并讨论了不同的加载方式。所产生的自由边界问题的解决相场法和尖锐的界面方法，使用多极展开技术。
2010-12-17 cond-mat.mtrl-sci
A nonlinear symmetry breaking effect in shear cracks
剪切裂纹扩展是介导界面破坏的基本动力学过程。我们开发了一个一般的弱非线性弹性理论的剪切裂纹，并表明这些经验的拉伸模式裂纹尖端变形，包括可能的开放位移，与斯蒂芬森的预测。我们量化这种非线性对称性破缺效应，在二维变形条件下，在准静态制度和半解析计算在完全动态制度的一阶和二阶弹性常数方面的显式不等式。我们的一般结果适用于各种材料。最后，我们讨论了现有的文献中的工作，并注意到摩擦裂纹的弹性非线性的潜在相关性。
2011-11-10 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Facet formation in slow three-dimensional fracture
研究三维缓慢拉伸断裂中的小面形成现象，利用相场框架揭示表面台阶是由有限强度淬火无序与介观III型剪切载荷分量共同作用产生的非线性现象，并阐明其生长机制与实验一致。
2024-03-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Theory of unconventional singularities of frictional shear cracks
沿摩擦界面传播的裂纹状物体，即~摩擦剪切裂纹在广泛的摩擦现象中起主要作用。这种摩擦裂纹通常被假设为具有理想剪切裂纹的万有平方根近边奇异性，正如线弹性断裂力学所预测的那样。在这里，我们表明，这是不是一般的情况下，由于内在的摩擦强度对滑移率的依赖性，即使形成摩擦界面的机构是相同的，主要是线弹性。相反，摩擦剪切裂纹具有非常规的奇异性，其特征在于奇异阶$ξ$不同于传统的$-\tfrac{1}{2}$。结果表明，$ξ$取决于摩擦定律，传播速度和对称模式的加载。我们讨论了非常规奇点理论的一般结构，以及它们对摩擦裂纹的能量平衡和动力学的影响。最后，我们提出了明确的计算$ξ$和相关的近边缘领域的线性粘性摩擦-这可能会出现作为一个扰动近似的非线性摩擦法或其本身-在平面（模式-II）和反平面（模式-III）剪切载荷。
2021-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of uniaxial tensile stress on the mechanical and piezoelectric properties of short-period ferroelectric superlattice
从第一性原理出发，研究了BaTiO 3/PbTiO 3四元铁电/铁电超晶格在c轴单轴拉伸应力作用下的性质.我们表明，计算的理想拉伸强度为6.85 GPa，在单轴拉伸应力加载下的超晶格沿非极性轴变软。我们还发现，适当的单轴拉伸应力可以显著增强超晶格的压电性，压电系数d33从基态值增加约8倍，达到678.42 pC/N。压电性增强的基本机制进行了讨论。
2009-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
