Field Theory-based Multiscale Modeling for Fatigue Crack Initiation process

基于场论的疲劳裂纹萌生过程多尺度建模

• 批准号: 21560092
• 负责人: HASEBE Tadashi
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21560092/
• 关键词: 場の理論; マルチスケール; 疲労き裂; 結晶塑性; 転位論; マルチスケールモデリング; 結晶塑性論; 計算力学; マイクロメカニクス; 固体力学; マイクロメカにクス

This study attempted modeling and simulation of a transient process from a slip band to a fatigue crack based on Field Theory of Multiscale Plasticity(FTMP), focusing on the dislocation substructures evolving during cyclic straining. A persistent slip band(PSB) with ladder-like structure was demonstrated to be successfully reproduced via FTMP-based incompatibility model introduced in a crystal plasticity-based FE simulation. After identifying the substantial role of the PSB ladder wall structure in the vacancy flow there, a preliminary simulation for the transition process was conducted, where the incompatibility model for the vacancy field was additionally introduced. There observed surface groove formation and its growth on the sample surface near the edge of PSB, implying its further evolution into a crack under successive straining cycles.

本研究尝试基于多尺度塑性场论（FTMP）对从滑移带到疲劳裂纹的瞬态过程进行建模和模拟，重点关注循环应变期间演变的位错子结构。具有梯状结构的持久滑移带（PSB）被证明可以通过在基于晶体塑性的有限元模拟中引入的基于 FTMP 的不兼容模型成功地再现。在确定了PSB阶梯墙结构在空位流中的重要作用后，对过渡过程进行了初步模拟，并引入了空位场的不相容模型。观察到表面凹槽的形成及其在 PSB 边缘附近的样品表面上的生长，这意味着它在连续的应变循环下进一步演变为裂纹。

项目成果

場の論理に基ブレ疲労き裂発生過程に関するマルチスケールモデリングとシュミレーション

基于场论的疲劳裂纹萌生过程多尺度建模与仿真

• 发表时间: 2009
• 作者: 相賀裕太郎;長谷部忠司
• 通讯作者: 長谷部忠司

場の理論に基づく疲労き裂発生過程のマルチスケールモデリングとシミュレーション

基于场论的疲劳裂纹萌生过程多尺度建模与仿真

• 发表时间: 2011
• 作者: 中谷峻;長谷部忠司
• 通讯作者: 長谷部忠司

Flow-Evolutionary Law and Its Applications

流演化定律及其应用

• 发表时间: 2009
• 作者: 中谷峻;相賀裕太郎;長谷部忠司;Y. Sakaida;森田辰郎;植松美彦;T. Hasebe
• 通讯作者: T. Hasebe

PSBからの疲労き裂発生過程に関する場の理論的マルチスケールモデリングとシミュレーション

PSB 疲劳裂纹萌生过程的场论多尺度建模和仿真

• 发表时间: 2010
• 作者: 相賀裕太郎;長谷部忠司
• 通讯作者: 長谷部忠司

Field Theory of Multiscale Plasticity

多尺度可塑性场论