مطالعه رفتار تنش-کرنش ساختار پلی‌کریستال کاربید بورِ دارای ترک، در حضور متوقف کننده ترک و در شرایط دمایی مختلف، به روش دینامیک مولکولی

در این مقاله، تاثیر ترک، متوقف کننده‌ی ترک و دما بر خواص مکانیکی ساختار پلی‌کریستال کاربید بور با استفاده از مدلسازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. درک عملکرد نانوصفحات کاربید بور در حضور ترک که از آن به عنوان منبع اصلی تمرکز تنش یاد می‌شود، به عنوان یک فرآیند مهم تعریف می‌شود. با این هدف و با استفاده از پتانسیل ترسوف و شرایط مرزی دوره‌ای، اثر وجود ترک با طول 5 آنگستروم، متوقف کننده‌ی ترک با فاصله‌های 2 و 4 آنگستروم از لبه‌ی ترک و دماهای مختلف مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش دما در حضور و عدم حضور ترک در ساختار کاربید بور، باعث کاهش مقدار خواص مکانیکی می‌شود. مدول یانگ ساختار بدون نقص (c0d0) و ساختار با حضور متوقف کننده‌های ترک با دو فاصله‌ی 2 (c5d2) و 4 (c5d4) آنگستروم از ترک به ترتیب %17.21، %42.12 و %47.84 کاهش یافت. این روند نزولی برای خواص مکانیکی تنش و کرنش در نقطه‌ی شکست نیز مشاهده شد. علاوه بر این، خواص مکانیکی c5d2 بالاتر از c5d4 گزارش شد که بیانگر آن است ترک در این ساختار انرژی بیشتری را صرف شکست کرده است و باعث افزایش مقاومت ساختار مورد بررسی شده است.

Study of stress-strain behavior of cracked polycrystalline boron carbide structure in the presence of crack arrest and in different temperature conditions by molecular dynamics method

2D structures based on carbon atom such as graphene, carbon nitride (C3N) and boron carbide (BC3) have significant mechanical and themal properties. In this paper, the effect of crack, crack arrester and temperature on the mechanical properties of polycrystalline boron carbide structures was investigated using molecular dynamics simulation. Understanding the performance on boron carbide structures in the presence of crack, which is considered as the main source of stress concentration, is defined as an important process.with this purpose, using the Tersoff potential and periodic boundary conditions, crack length of 5 A, the arresters with a distance of 2 and 4 A of crack tips and different temperatures were analyzed. The results obtained revealed that the mechanical properties for all structures were decreased by increasing the temperature. The Young’s modulus of pristine structure, C5D2 and C5D4 was reduced by about 17.21%, 42.12, and 47.84, respectively. A similar behavior was observed for the failure stress and failure strain. Furthermore, the mechanical properties of C5D2 samples in higher than C5D4 samples, which indicates that the crack has to spend more energy on failure and it causes the strength of the structures.