分离式拟质点法的研究及裂纹尖端场的多尺度模拟

项目名称： 分离式拟质点法的研究及裂纹尖端场的多尺度模拟

项目编号： No.11272096

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 王振清

作者单位： 哈尔滨工程大学

项目金额： 82万元

中文摘要： 裂尖宏细观尺度下各类奇异场之间的相互关系以及与裂尖原子层次下断裂机理之间相互联系一直是断裂力学研究的焦点问题之一。宏观下裂尖的指数和对数奇异性之间过渡不连续，造成了裂尖奇异场的不完整性，导致不能合理解释很多力学问题；原子层次，晶体的取向、孪晶变形等微观构造和变形又对微裂纹的形成和扩展具有很大影响。本课题通过构建出跨原子/连续介质的拟质点多尺度计算模型，力图将裂尖原子构造与两种奇异场统一起来。主要研究内容和路线：首先，针对不同晶胞类型，设置对应的拟质点几何模型。其次，采用合理的拟质点系统内的切断半径，由原子的势函数分别推导出求解拟质点位置及作用力等信息所需的势函数表达式。然后，由所推导出的势函数，编写大型Fortran计算程序。最后，采用该计算程序对各类简单及混合型动态扩展裂纹进行多尺度多物理场作用下的模拟计算，给出裂纹尖端多物理场下的分布形式，并与实验测量的变化参数结合给出合理的断裂准则。

中文关键词： 拟质点；多尺度；分子动力学；裂纹尖端场；

英文摘要： Relationship between various types of crack tip singular field under macroscopic and microscopic scale condition and connect between fracture mechanism at the crack tip atomic levels has been the focus of research on fracture mechanics problems. Macro-crack tip under the discontinuous transition between exponential and logarithmic singularity, causing incomplete of crack tip singularity fields, cause cannot be reasonably explained many mechanical problems; atomic levels, crystal orientation, deformation twinning deformation on microstructure and micro crack formation and extension has great influence. This topic will build the crack tip field under the atomic condition, by building cross atom/continuum quasi-particles multi-scale computational model. The main research contents and route: first, for different lattice cell types, the corresponding geometric model of quasi-particles was established; Secondly, adopting reasonable quasi-particle system within the cut-off radius, by atomic potential function are derived for solving quasi particle position and force information required for the potential function expression; Then, by the derived potential function, a large Fortran computational program is compiled; Finally, the calculation procedure used on all kinds of mixed type and simple dynamic propagation crack o

英文关键词： Quasi-Particle；Multiscale；Molecular Dynamics；Crack Tip Field；