Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mối quan hệ giữa các trạng thái ứng suất đa trục và các mô hình nứt bên trong trong silicon carbide bị tác động bởi quả cầu
Tóm tắt
Các mô hình nứt bên trong phát triển trong các mục tiêu hình trụ silicon carbide do tác động động (63–500 m/s) của các quả cầu tungsten carbide được xác định. Kính hiển vi của các mục tiêu đã được thu hồi và cắt ngang phân chia thành ba vùng, mỗi vùng liên quan đến các chế độ nứt khác nhau, cụ thể là, nứt macro hình chóp nông ở và gần bề mặt va chạm, nứt macro hình chóp nội bộ dốc mà lan tỏa vào mục tiêu từ vùng tác động và nứt micro quy mô hạt địa phương ngay dưới vùng tác động. Các mô hình nứt quan sát được thấy duy trì một mức độ tự tương đồng đáng chú ý cho tới tốc độ va chạm 500 m/s. Phân tích đàn hồi tuyến tính của toàn bộ (bề mặt và bên trong) trường ứng suất phát triển dưới tải trọng tiếp xúc tĩnh (Hertz) phân chia mục tiêu thành bốn vùng, dựa trên số lượng ứng suất chính là kéo (không có, 1, 2 hoặc tất cả 3). Một mối tương quan mạnh mẽ được tìm thấy giữa điều kiện ứng suất chính trong mỗi vùng và các hình thức nứt, các vị trí và hướng hiện diện trong đó. Mối tương quan này có một số hàm ý, bao gồm sự không tương tác của hệ thống nứt, được thảo luận. Phân tích cơ học nứt đàn hồi tuyến tính minh họa được thực hiện cho ba vùng, và chiều dài macrocrack đã tính toán và quan sát được tìm thấy có sự đồng nhất hợp lý.
Từ khóa
#silicon carbide #tungsten carbide #dynamic indentation #fracture patterns #multiaxial stress states #elastic analysisTài liệu tham khảo
Barenblatt GI (1962). The mathematical theory of equilibrium cracks in brittle fracture. Adv Appl Mech 7: 55
Beissel SR, Johnson GR and Popelar CH (1998). An element-failure algorithm for dynamic crack propagation in general directions. Eng Fract Mech 61: 407–425
Benbow JJ (1960). Cone cracks in fused silica. Proc Phys Soc B75: 697–699
Chai H (2006). Crack propagation in glass coatings under expanding spherical contact. J Mech Phys Sol 54(3): 447–466
Espinosa HD, Brar NS, Yuan G, Xu Y and Arrieta V (2000). Enhanced ballistic performance of confined multi-layered ceramic targets against long rod penetrators through interface defeat. Int J Sol Struct 37(36): 4893–4913
Feenstra PH and De Borst R (1996). A composite plasticity model for concrete. Int J Sol Struct 33(5): 707–730
Fett T, Rizzi G and Diegele E (2004). Weight functions for cone cracks. Eng Fract Mech 71(16–17): 2551–2560
Fischer-Cripps AC (1997). Predicting Hertzian fracture. J Mat Sci 32: 1277–1285
Frank FC and Lawn BR (1967). On the theory of Hertzian fracture. Proc Roy Soc Lond A299: 291
Holmquist TJ and Johnson GR (2005). Characterization and evaluation of silicon carbide for high-velocity impact. J Appl Phys 97: 093502
Horii H and Nemat-Nasser S (1985). Compression-induced microcrack growth in brittle solids: axial splitting and shear failure. J Geophys Res 90(B4): 3105–3125
Huang C and Subhash G (2003). Influence of lateral confinement on dynamic damage evolution during uniaxial compressive response of brittle solids. J Mech Phys Sol 51(6): 1089–1105
Iyer KA, Swab JJ, LaSalvia JC (2006) Pre-penetration damage in silicon carbide resulting from sphere impact: characterization and analyses. In: Presented at 30th international conference on advanced ceramics and composites, Cocoa Beach, FL
Johnson KL (1985). Contact mechanics. Cambridge University Press, Cambridge
Johnson GR, Stryk RA, Holmquist TJ, Beissel SR (1997) Numerical algorithms in a lagrangian hydrocode. Technical report Wl-TR-1997-7039, Wright Laboratory, Eglin Air force Base
Johnson GR, Beissel SR and Stryk RA (2000). A generalized particle algorithm for high velocity impact computations. Comput Mech 25: 245–256
LaSalvia JC, Normandia MJ, Miller HT, MacKenzie DE (2005) Sphere impact induced damage in ceramics: I. Armor-grade SiC and TiB2. In: Swab JJ, Zhu D, Kriven WM (eds) Advances in ceramic armor. ISBN: 978-1-57498-237-4
Laturelle FG (1990). The stresses produced in an elastic half-space by a normal step loading over a circular area: analytical and numerical results. Wave Motion 12: 107–127
Lawn BR (1993). Fracture of brittle solids. Cambridge University Press, Cambridge
Lawn BR (1998). Indentation of ceramics with spheres: a century after Hertz. J Am Cer Soc 81(8): 1977–1994
Mouginot R and Maugis D (1985). Fracture indentation beneath flat and spherical punches. J Mat Sci 20: 4354–4376
Rajendran AM and Grove DJ (1996). Modeling the shock response of silicon carbide, boron carbide and titanium diboride. Int J Imp Eng 18(6): 611–631
Roesler F (1956). Brittle fracture near equilibrium. Proc Phys Soc B69: 981–992
Sun X and Khaleel MA (2004). Modeling of glass fracture damage using continuum damage mechanics - static spherical indentation. Int J Damage Mech 13(3): 263–285
Tabor D (1970). The hardness of solids. Rev Phys Technol 1: 145–179
Way S (1940). Some observations on the theory of contact pressures. J Appl Mech 62: 147–157
Wereszczak AA and Johanns KE (2006). Spherical indentation of SiC. Cer Eng Sci Proc 27(7): 43–57
Zeng K, Breder K and Rowcliffe DJ (1992). The Hertzian stress field and formation of cone cracks – I theoretical approach. Acta Metall Mater 40(10): 2595–2600