受拉六角氮化硼条带对边裂纹的敏感性

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zch_kitty
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
石墨烯、六角氮化硼(h-BN)等二维晶体具有优异的力学性能,受到了各国学者的关注。二维晶体在制备中往往存在缺陷,由此引起的裂纹断裂问题对其应用影响尤甚,因而研究六角氮化硼中裂纹扩展问题对预报其失效行为十分重要。裂纹尖端附近的应力场决定了裂纹行为,裂端附近原子缺陷,晶界或位错等强烈影响应力分布。本文首先利用分子动力学法,选取修正的Tersoff势,建立了六角氮化硼验证模型,使用开源软件LAMMPS编写脚本,将得到的杨氏模量等力学参数与实验结果进行对比,验证了方法的可靠性。然后,建立系列含初始边裂纹的单层六角氮化硼长条带,改变初始裂纹的大小,在条带模型上下两边施加拉伸载荷,得到不同情况下的临界断裂裂纹长度,探讨了条带边裂纹敏感性与初始裂纹长度、条带纵横比和应变加载速率之间的关系,研究了不同初始裂纹长度下裂纹开裂时的远端应力σremote。结果表明,对于小于2.5nm的短裂纹,格里菲斯准则高估了σremote,而对于较长的裂纹则低估了σremote。因此,我们为格里菲斯准则提出了一个修正的指数因子0.28,而不是0.5。利用MD原子应力理论计算了微裂纹周围的渐近应力场,并与应力强度因子K和应力集中系数的理论解进行了比较,结果表明,裂纹尖端附近的局部应力被高估了,在裂纹尖端键的断裂应力为54.4GPa。对于小于1.5nm的微裂纹,裂纹开裂时的临界能量释放速率Gc也远高于理论值GIc。我们的结果对二维条带中纳米裂纹断裂连续理论解的局限性提供了清晰得理解,为我们进一步理解在原子尺度上受拉h-BN条带中Griffith准则对边裂纹敏感性的局限性提供了清晰的认识。
其他文献
涡轮叶片内部冷却结构的优化设计有助于提高冷气利用率和冷却效果,对于提高涡轮前进口温度并进而提高发动机效率具有重要意义。本文以典型的涡轮叶片双层壁冷却结构为研究对象,并以此为基础,设计了一系列新型空气/煤油双层壁冷却结构,并通过数值模拟方法研究了新型双层壁结构的换热特性,又进一步研究了煤油管道进口边界条件对冷却效果的影响,为工程设计提供了思路和参考。本文首先介绍了数值计算方法,并对其适用性进行了验证
民用航空发动机中的风扇驱动齿轮箱高速运转时会产生大量的热量,且由于其内部结构复杂、空间紧凑,导致齿轮箱产热、传热机理复杂,使得齿轮箱散热问题更为严峻。为了预防高温引起的齿轮、轴承等零部件胶合、失效等问题,对风扇驱动齿轮箱进行了热分析研究,并分析了行星轮开孔参数对风扇驱动齿轮箱传热冷却性能的影响。本文完成内容主要包括四个方面:(1)阐述了齿轮和轴承等零部件的发热量计算方法,建立了风扇驱动齿轮箱热源分
北沙柳(Salix psammophila)分布于毛乌素沙地及库布齐沙漠,是中国西北地区重要的防风固沙和植被恢复的优良树种,具有重要的生态和生产应用价值。本文以国家沙柳种质资源库内1
航空公司收益管理水平的高低决定其是否能抓住机遇迎接挑战。而舱位控制是航空公司收益管理的核心研究内容,决定航空公司收益管理水平的高低。传统收益管理舱位控制决策,过度依赖预测精度,且假设旅客完全理性。依赖需求预测精度使得航空公司在供需不平衡时处于被动地位,造成空座损失或旅客需求无法满足的问题。完全理性假设下的旅客只采取最优购票决策,难以实现舱位控制模型中的最大化期望收益。因此本文研究旅客决策惯性和灵活
目前,云计算技术已经趋于成熟,信息系统规划的不少科学指导方法也提出多年,还有项目管理体系理论也越来越受到大家的追捧。更多的个人和企业将自己的业务应用系统搬上云端,与此同时,出于法规政策、数据安全、行业的特性及既有IT资源利用等方面的考虑,很多的大型企业也开始利用这些技术和管理体系,用信息系统规划的科学方法来构建自己的私有云平台。这些大型企业像早期企业信息化变革时一样,在构建私有云平台的过程中,以新
微流控系统在化学、生物和医疗等众多领域具有广阔的应用前景,微流体驱动技术对微流控技术的发展至关重要。现有容积式压电泵在输出μL/min级微流量时存在严重脉动甚至回流;现有动力式压电泵在微流体驱动应用中体积过大,工艺复杂;将微泵集成在微流控芯片上成本过高,使用分离式微泵又存在样品交叉污染问题。本课题基于压电换能器超声振动激发超声波的原理,研究了两种新型压电微流体驱动器,采用压电换能器和泵腔的分离式设
随着环保观念逐渐深入人心,新能源锂离子电池作为清洁绿色能源备受研究人员重视,同时作为手机、笔记本、新能源汽车等设备的动力来源,安全、续航能力、倍率充放电能力都受到
纤维增强复合材料以其具有的一系列优点而被广泛地应用于航空航天飞行器。但层合复合材料结构在制造和使用过程中可能会产生层间分层,从而降低整个结构的强度和稳定性。因此,准确模拟和评估层间分层,对提高层合复合材料结构的安全性具有重要意义。当前,基于内聚力模型的界面单元已逐渐成为层合复合材料结构层间分层研究的一种有效方法。对于每一种内聚力模型,其描述张力-位移关系的模型参数,对层间分层的模拟结果具有重要影响
碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)作为一种性能优异的先进材料而被广泛应用于航空航天领域。然而,CFRP属于典型的难加工材料,切削加工过程中容易出现加工缺陷,加工质量难以保证。为此,本文以T700 CFRP单向层合板为研究对象,在研究材料低温冲击特性及其演变规律的基础上,结合CFRP低温铣削试验,从CFRP低温切削力、加工表面粗糙度及加
镁合金在高于120℃时力学性能较差,抗拉强度和抗蠕变性能大幅度下降。目前,耐热镁合金的研发主要集中在稀土镁合金方面,但稀土镁合金成本较高,限制了合金的广泛应用。Si是地壳中含量仅次于O的元素,价格低廉,容易购买,它的加入大大降低了合金成本,因此优先考虑Si作为其添加元素改善镁合金耐热性。目前Si在铝合金中的应用相对比较成熟,在铝合金中加入Mg和Si形成Mg_2Si能够对铝合金起到很好的变质作用。由