On the Prediction of R-Curves for Ferroelectroelastic Ceramics
On the Prediction of R-Curves for Ferroelectroelastic Ceramics
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铁电弹性陶瓷R曲线的预测
DOI：
10.1115/1.4024416
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Ncumcistcr
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ncumcistcr
在铁电弹性陶瓷中，由于畴切换，断裂过程中伴随着明显的非弹性变形。这导致材料的明显增韧，这被称为r曲线行为。预测r曲线的一种很有前途的方法是基于单参数断裂准则。本文的范围是检验这些标准对现实材料行为的物理有效性。对锆钛酸铅陶瓷PIC151的断裂进行了分析。因此，对纯机械材料的行为进行了限制。结果表明，单一参数断裂准则的使用是有问题的。这是由于连续介质模型现场解中以渐近裂纹尖端奇点为主的区域的长度尺度与与断裂过程区相关的长度尺度之间存在冲突。结果表明，为了准确地描述铁电弹性陶瓷的瞬态断裂，有必要将断裂过程纳入断裂力学模型。
In ferroelectroelastic ceramics, the process of fracture is accompanied by significant inelastic deformation due to domain switching. This leads to an apparent toughening of the material, which is known as R-curve behavior. A promising approach to predict R-curves is based on one parameter fracture criteria. The scope of this paper is the examination of the physical validity of these criteria for realistic material behavior. Besides a general discussion of the problem, fracture of the lead zirconate titanate ceramic PIC151 is examined. Thereby, restriction is made to purely mechanical material behavior. The results indicate that the usage of one parameter fracture criteria is questionable. This is due to a conflict between the length scale of the zone wherein the asymptotic crack tip singularity dominates in the field solution of the continuum model and the length scale associated with the fracture process zone. It is concluded that an incorporation of the fracture process into the used fracture mechanics model is necessary to capture transient fracture of ferroelectroelastic ceramics properly.
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