Towards Prediction of Thermally Induced Microcrack Initiation and Closure in Porous Ceramics
Towards Prediction of Thermally Induced Microcrack Initiation and Closure in Porous Ceramics
复制标题
预测多孔陶瓷中热致微裂纹的萌生和闭合
DOI：
10.1111/jace.13981
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发表时间：
2015
影响因子：
3.9
通讯作者：
Seth Nickerson
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ray S. Fertig III;Seth Nickerson
本文描述了一个模型的发展，预测微裂纹密度演变的功能，在多孔陶瓷的热膨胀系数各向异性的热历史。该模型基于晶界应力和裂纹张开位移（COD）的统计分布的演变，并代表了由取决于微观结构和材料特性的系数缩放的通用开裂和裂纹闭合行为。该模型的函数形式是从热致微裂纹的2D有限元模拟开发的。具体而言，研究了晶界应力和COD，并根据模量滞后数据校准了描述每个量的参数。还引入了一个额外的校准参数，将裂纹密度与宏观行为联系起来。该模型被应用到多孔堇青石陶瓷的实验结果，并显示出准确地描述其行为。
This article describes development of a model to predict microcrack density evolution as a function of thermal history in porous ceramics with anisotropic thermal expansion coefficients. The model is based on the evolution of statistical distributions of grain‐boundary stresses and crack opening displacements (CODs), and represents universal cracking and crack closure behavior scaled by coefficients that depend on the microstructure and material properties. The functional forms for this model were developed from a 2D finite element simulation of thermally induced microcracking. Specifically, the grain‐boundary stresses and CODs were studied, and a parameter describing each quantity was calibrated from modulus hysteresis data. An additional calibration parameter was also introduced to link crack density to macroscopic behavior. The model was applied to experimental results from a porous cordierite ceramic and shown to accurately describe its behavior.
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