铁电单晶耦合显微组织与断裂演化的相场模拟

本文提出了一种相场模型，用于耦合模拟单晶铁电材料的微观组织形成和演化以及裂纹的形核和扩展。该模型自然地耦合了两种现有的脆性断裂和铁电畴形成和演化的能量相场方法。描述了该理论在二维(平面极化和平面应变)中的有限元实现。据我们所知，我们进行了铁电单晶的第一次裂纹扩展计算，同时允许一般微观结构的发展。以前，微观结构计算是在固定裂纹结构或小尺度开关假设下进行的。我们的模拟表明，一旦裂纹尖端场与测试样品的边界(或者，一般来说，缺陷或晶界等障碍)相互作用，这种假设就会失效。然后，由裂纹的存在引起的微观组织扩展到其附近，导致孪晶的形成。在透水和不透水裂纹的机械和机电载荷下，研究了孪晶与裂纹的相互作用，重点研究了由于区域切换导致的断裂增韧，并与实验进行了比较。

http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2011.03.030