Mechanics and fracture of structured pillar interfaces
Mechanics and fracture of structured pillar interfaces
复制标题
结构化柱界面的力学和断裂
DOI：
10.1016/j.jmps.2019.103825
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发表时间：
2020
影响因子：
5.3
通讯作者：
Turner, Kevin T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Heide-Jørgensen, Simon;Budzik, Michal K.;Turner, Kevin T.
材料结构和几何形状提供了在不改变成分或粘合的情况下改变材料的断裂响应的机会。在这里，使用几何形状，以提高抗断裂性的概念，建立通过实验和分析的断裂的弹脆性，聚合物试样与柱结构沿着断裂面。具体来说，我们研究了双悬臂梁试样的断裂响应与一个阵列的支柱之间的上，下梁。在没有支柱的情况下，不稳定的裂纹扩展和快速的灾难性破坏发生在双悬臂梁试样在位移控制测试。通过经由激光切割去除材料在界面处引入柱产生不连续的界面，并导致更渐进的断裂过程和断裂功的增加。支柱的几何形状会影响失效载荷，特别是，由于更大的载荷分担，增加支柱的细长度会导致更高的临界失效载荷。通过实验和分析，包括分析建模和有限元模拟，建立了支柱几何形状对断裂的影响。分析模型，包括宏观尺度的梁的响应和微观尺度的支柱的响应，并描述了支柱的几何形状对断裂响应的关键影响。
Material architecture and geometry provide an opportunity to alter the fracture response of materials without changing the composition or bonding. Here, concepts for using geometry to enhance fracture resistance are established through experiments and analysis of the fracture of elastic-brittle, polymer specimens with pillar-structures along the fracture plane. Specifically, we investigate the fracture response of double cantilever beam specimens with an array of pillars between the upper and lower beams. In the absence of pillars, unstable crack growth and rapid catastrophic failure occur in the double cantilever specimens tested in displacement control. Introducing pillars at the interface by removing material via laser cutting yields a discontinuous interface and leads to a more gradual fracture process and an increase in the work of fracture. The pillar geometry affects the failure load and, notably, increasing the slenderness of the pillars leads to higher critical failure loads due to greater load sharing. The effect of pillar geometry on fracture is established through experiments and analysis, including analytical modeling and finite element simulations. An analytical model that includes the macro-scale response of the beam and the micro-scale response of the pillars is presented and describes the key effects of pillar geometry on fracture response.
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影响因子：
5.4
作者：
R. M. Bonesteel;D. Piper;A. T. Davinroy
通讯作者：
A. T. Davinroy
DOI：
10.1016/j.ijsolstr.2017.05.013
发表时间：
2017-08
影响因子：
3.6
作者：
Simon Heide-Jørgensen;M. Budzik
通讯作者：
Simon Heide-Jørgensen;M. Budzik
影响因子：
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作者：
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通讯作者：
Henrich O
影响因子：
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N. Fleck
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作者：
Heide-Jorgensen, Simon;de Freitas, Sofia Teixeira;Budzik, Michal K.
通讯作者：
Budzik, Michal K.