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脆性材料微裂缝无序度与尺寸效应

张彤 , 孟庆元

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2004.03.023

假定在某些脆性无序材料内含有相同的微裂缝随机分布概率密度,但具有不同无序度的情况下,建立了模拟材料力学行为的二维不连续位移法边界元数值计算模型.实现了材料微裂缝生长、扩展到最终破坏的全过程数值仿真.根据分形几何理论确定了材料断裂表面几何形貌的分形维数.得到了材料的断裂强度随微裂缝长度随机分布无序度的增加而降低的规律性.数值模拟结果符合Bazant尺寸效应定律,并进一步证实了脆性或准脆性无序材料产生尺寸效应的微观机理.

关键词: 微裂缝无序度 , 分形几何 , 尺寸效应 , 断裂韧性 , 边界元

无序材料微裂缝分形几何与尺寸效应的微观机理

张彤 , 孟庆元 , 王富耻

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2004.05.016

针对一些含有相同的微裂缝随机分布概率密度但无序度不同的材料,建立了模拟材料断裂力学行为的二维不连续位移法边界元数值计算模型,实现了材料微裂缝的生长、扩展到最终破坏的全过程数值模拟.从分形几何的新视角深入地揭示了脆性或准脆性无序材料产生尺寸效应的微观机理.材料断裂力学行为的数值模拟结果与Bazant尺寸效应定律相符,不仅与微缺陷的密度有关,更与微缺陷大小随机分布的无序度相关,无序度越大的材料其尺寸效应越明显.得到了用初始分形维数D0表示的关于材料断裂强度的分形维数Dσ经验公式,可以更深入地解释材料的微观尺寸效应机理和断裂过程.

关键词: 材料科学基础学科 , 无序度 , 分形几何 , 微裂缝长度分布 , 尺寸效应 , 断裂强度

铌酸锂晶体中的分形几何观察

黄晖 , 许京军 , 孔勇发 , 张国权 , 舒永春 , 孙军 , 徐晓轩 , 张光寅

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.04.038

研究了铌酸锂晶体沿c轴的真实生长界面及腐蚀坑模式,在两种情况中均观察到了明显的塞尔宾斯基(Sierpinski)三角垫分形几何特征,两种情况的分形维度通过计算得出均为ln3/ln2≈1.58.

关键词: 铌酸锂晶体 , 塞尔宾斯基(Sierpinski) 三角垫 , 分形几何

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