曹振 郝大鹏 唐刚 寻之朋 夏辉

(中国矿业大学材料与物理学院, 徐州 221116)

(2021 年2 月10 日收到; 2021 年5 月6 日收到修改稿)

1 引 言

材料在受到过度负载作用时, 会发生由微观裂纹到宏观断裂的不可逆演化过程. 在各种工程领域, 经常发生起源于微裂纹或终结于裂纹扩展的灾难性断裂事故, 如地震引起的地质构造开裂或建筑垮塌, 工程结构受到反复负载或者碰撞而损坏, 压力管道的裂纹或机械构件的断裂等. 这些损坏或断裂给生产生活带来巨大损失[1], 因此研究材料断裂过程中的断裂力学性质具有十分重要的理论和实践意义[2]. 研究材料宏观断裂的微观机制有助于掌握断裂的临界现象, 进而避免或者减少材料断裂造成的危害[3,4], 甚至可以对材料的宏观断裂现象进行预测[5]. 材料本身或材料在制备过程中都会存在不同程度的杂质和缺陷, 导致实际非均匀材料的微观结构属于一种无序系统[6-8]. 由于无序系统的复杂性, 目前没有确定的微分方程可以描述和解决无序材料断裂中复杂的动力学过程. 所以研究无序材料的微观断裂机制需要依赖于一些基于统计的格点模型[9], 纤维束模型是研究无序材料拉伸断裂机制的常用统计模型. 虽然纤维束模型相对比较简单, 但是却能够模拟材料的微观断裂机制, 模拟结果也可以和实际拉伸实验进行比较[10-12]. 近年有针对PET 纤维束的准静态和动态拉伸断裂实验的研究, 通过与实验结果对比, 发现准静……