分子动力学模拟α-Fe拉伸与疲劳裂纹扩展机理  

Molecular Dynamics Simulation for Crack Propagation ofα-Fe under Uniaxial Tension and Fatigue Loading

作　　者：袁玉全[1] 曾祥国[2] 胡燕飞[1] 

机构地区：[1]四川理工学院理学院,四川自贡643000 [2]四川大学建筑与环境学院,四川成都610065

出　　处：《信阳师范学院学报（自然科学版）》2016年第1期31-37,共7页Journal of Xinyang Normal University(Natural Science Edition)

基　　金：国防基础科学研究项目(B15201320131);四川理工学院培育项目(2015RC41;2015RC44);四川省教育厅科研项目(15ZB0207)

摘　　要：采用分子动力学模拟方法研究了含(010)[001]和(0-11)[100]型中心裂纹的金属α-Fe分别在拉伸与疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制.研究发现,在拉伸载荷作用下,(010)[001]型裂纹在钝化的基础上沿着{110}滑移面塑性扩展;(0-11)[100]型裂纹尖端位错沿(011)面发射,裂纹沿(110)表面脆性解理扩展.在循环载荷作用下,(010)[001]型裂纹尖端位错沿着{111}<110>滑移系扩展,裂纹在裂尖应力集中作用下,沿之字形快速扩展;(0-11)[100]型裂纹扩展方式与拉伸失效时基本一致,裂纹在(110)面内发生快速的脆性解理扩展.两种裂纹扩展过程中都有层错和位错的共同作用.研究表明,(110)表面的表面能最低,是α-Fe的最优解理面.The mechanical behaviors around a crack tip for α-Fe with （010）[001] or （0-11）[,100] centered pre-crack defect under uniaxial tensile and fatigue loading was studied using molecular dynamics simulation method. The results showed that the dislocation and stacking fault are produced during the loadprocess. Under uniaxial tensile, the （010）[-001] crack blunts and propagates along the {110} slip plane, and the （0-11）[,100] crack emits the dislocations in the （011） plane at crack tip, then the crack has a cleavage growth in the （110） plane. Under cyclic loading, the （010） [-001 ] crack grows zigzagged along the { 110 } slip plane, for the （0-11） [100] crack modle, it propagates quikly in （110） plane which has alomost the same failure way under tensile loading. This work also indicates that surface energy of plane （110） is lowest, and the （110） plane is favourable for cleavage.

关 键 词：分子动力学 中心裂纹 Α-FE 拉伸 疲劳 

分 类 号：O483[理学—固体物理]