分子动力学模拟：裂纹扩展、脆韧性转变与尺寸效应

"郭雅芳和高索文在2005年的论文中通过分子动力学模拟探讨了裂纹扩展及尺寸行为的相关问题。他们发现，裂纹尖端的非线性区域半径大约为150å，在这个尺度下，如果原子区域大于此尺寸，连续介质力学的弹性场将对原子尺度的裂纹尖端行为产生显著影响。" 在这篇名为"分子动力学模拟裂纹扩展及相关尺寸行为"的研究中，作者主要关注的是裂纹在原子级别的动态行为。他们利用分子动力学模拟技术来研究原子松弛对裂纹尖端应力场的影响。研究结果显示，经过原子弛豫后，裂纹尖端的非线性区域的半径大约是150å。当原子区域的尺寸超过这个数值，连续介质的弹性场可以通过边界条件对原子尺度的裂纹尖端现象产生显著作用。 进一步的分析集中在体心立方结构的铁上，研究发现，在低温环境下，张开型裂纹以脆性解理的方式扩展，并伴随着裂尖处的层错和孪晶的形成。随着温度的升高，这些现象逐渐减弱，大约在250K时，材料表现出从脆性向韧性的转变。这种转变过程中，还观察到了裂尖位错的发射现象，这可能是材料韧性增强的一个重要因素。 关键词包括“分子动力学”、“裂纹扩展”、“脆韧转变”和“尺寸行为”，表明该研究深入探讨了微观尺度下的材料失效机制，并且强调了温度、尺寸以及材料微观结构对裂纹扩展行为的影响。中图分类号"F272.5"可能表示这篇论文属于工程力学或材料科学领域，文献标识码"A"则表明这是一篇原创性的科研论文。 这篇工作对于理解材料在不同条件下的断裂机制，特别是在材料科学、工程设计和安全评估中，具有重要的理论与实践意义。它为预测和控制材料的失效提供了新的见解，并可能为开发更耐裂纹扩展的新材料提供指导。