Brittle-fracture simulations of curved cleavage cracks in -iron; A Molecular dynamics study

鉄における湾曲したへき開フロントからの脆性破壊; 分子動力学による研究

鈴土 知明   ; 海老原 健一   ; 都留 智仁   

Suzudo, Tomoaki; Ebihara, Kenichi; Tsuru, Tomohito

BCC金属の脆性破壊のメカニズムはまだ明確には理解されているとは言えない。本研究では、鉄のへき開破壊の解析のため一連の3次元分子動力学シミュレーションを行った。特に、湾曲したき裂フロントから始まるモードI変形に焦点を当てた。シミュレーション結果、{100}面でへき開による脆性破壊が観察されたが、他の面では転位の放出によりき裂が鈍化した。この結果は{100}がbcc遷移金属で優先的に観測されるへ開面あるという一般的な実験的観察を再現した。

The mechanism of their brittle fracture of BCC metals is not fully understood. In this study, we conduct a series of three-dimensional molecular dynamics simulations of cleavage fracture of -iron. In particular, we focus on mode-I loading starting from curved crack fronts. In the simulations, brittle fractures are observed at cleavages on the {100} plane, while the initial cracks become blunted on other planes as a result of dislocation emissions. Our modeling results agreed with a common experimental observation, that is, {100} is the preferential cleavage plane in bcc transition metals.