Influence of a Strain Rate and Temperature on the Crack Tip Stress and Microstructure Evolution of Monocrystalline Nickel: a Molecular Dynamics Simulation

• Published in: Проблемы прочности
• Date: 2014
• Main Authors: Wu, W.P., Yao, Z.Z.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2014
• Subjects: Научно-технический раздел
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112702
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Influence of a Strain Rate and Temperature on the Crack Tip Stress and Microstructure Evolution of Monocrystalline Nickel: a Molecular Dynamics Simulation / W.P. Wua, Z.Z. Yao // Проблемы прочности. — 2014. — № 2. — С. 12-21. — Бібліогр.: 31 назв. — англ.

The effect of a strain rate and temperature on
 the crack tip stress and microstructure evolution
 ahead of a growing crack in monocrystalline
 nickel are studied by molecular dynamics simulations.
 The correlation between the microstructure
 evolution and stress field near the crack tip
 is also explored. The results indicate that the
 crack tip stress distribution characteristics and
 crack propagation dynamics are closely related
 to the microstructure evolution caused by the
 change of the strain rate and temperature. At a
 lower strain rate and temperature, the crack propagates
 by the brittle mechanism without inducing
 the change in atomic configuration near the
 crack tip. The stress concentration occurs at the
 crack tip of a growing crack. The crack propagation
 exhibits a gradual brittle-to-ductile transition
 with an increase in temperature and a strain
 rate. The peak stress is accompanied by the
 microstructure evolution ahead of the crack tip. Влияние скорости деформации и температуры на напряжение у вершины трещины и развитие микроструктуры вблизи распространяющейся трещины в монокристаллическом никеле
 исследовали с помощью моделирования методом молекулярной динамики. Исследовали корреляцию между развитием микроструктуры и полем напряжений у вершины трещины. Результаты продемонстрировали, что характеристика распределения напряжений у вершины
 трещины и динамика распространения трещины тесно связаны с развитием микроструктуры, обусловленной изменением скорости деформации и температуры. При низких скорости
 деформации и температуре трещина распространяется по механизму хрупкого разрушения
 без воздействия на изменение расположения атомов у ее вершины. Концентрация напряжений возникает у вершины распространяющейся трещины. Распространение трещины
 характеризуется постепенным переходом от хрупкого разрушения к пластичному с увеличением температуры и скорости деформации. Максимальное напряжение сопровождается
 развитием микроструктуры у вершины трещины. Вплив швидкості деформації і температури на напруження у вістрі тріщини і розвиток мікроструктури поблизу тріщини, що розповсюджується, в монокристалічному
 нікелі досліджували за допомогою моделювання методом молекулярної динаміки.
 Досліджували кореляцію між розвитком мікроструктури і полем напружень у вістрі
 тріщини. Результати показали, що характеристика розподілу напружень у вістрі
 тріщини і динаміка поширення тріщини тісно пов’язані з розвитком мікроструктури,
 зумовленої зміною швидкості деформації і температури. За низьких швидкості деформації і температури тріщина поширюється по механізму крихкого руйнування без
 впливу на зміну розташування атомів у її вістрі. Концентрація напружень виникає у
 вістрі тріщини, що поширюється. Поширення тріщини характеризується поступовим
 переходом від крихкого руйнування до пластичного з підвищенням температури і
 швидкості деформації. Максимальне напруження супроводжується розвитком мікроструктури у вістрі тріщини.