在外部荷载及内力效应的作用下,晶体材料将发生断裂破坏,按晶体材料断裂时裂纹扩展路径的差异,可将晶体的断裂分为穿晶断裂及沿晶断裂两种断裂形式。
穿晶断裂中裂纹穿过晶体的晶粒内部,断裂面较为粗糙;沿晶断裂中裂纹沿晶界扩展,可以清楚地看到一个个晶粒,晶粒面比较光滑。
在COMSOL中对两种断裂形式进行模拟,模型采用Voronoi泰森多边形构建晶体的晶粒组织,几何模型采用**CAD Voronoi插件**进行参数化建模生成。
插件采用合理的多边形约束模式,可使得泰森多边形晶粒结构生成大小均匀,且可避免存在三角形晶体及角度过小的情况。模型对晶格及边界分别定义不同的材料参数,以实现开裂模式上的差异。力学模型采用轴向拉伸模拟,左侧边界设置为辊支撑,右侧设置水平向的位移。
COMSOL晶体材料的穿晶断裂及沿晶断裂位移:
COMSOL晶体材料的穿晶断裂及沿晶断裂裂缝扩展:
需要进行模拟的可在下面链接下载Voronoi的模型样图,CAD格式可导入的COMSOL内:https://www.jishulink.com/post/1860011