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摘要
延性金属的层裂行为是一个包含孔洞成核、长大和聚集的过程，其中孔洞的聚集难以使用实验的方法直接观测。本文采用有限元分析方法，研究了延性金属层裂过程中孔洞之间的聚集行为和竞争机制，讨论了孔洞间初始韧带距离、孔洞直径和孔洞位置分布对孔洞聚集的影响。通过实时统计孔洞长大过程中直径的变化，定量分析孔洞开始发生聚集的起始时刻，计算结果显示当初始韧带距离由20μm增加至50μm时，相同孔洞间聚集的起始时刻不断增加，发生聚集时的直径增长加速度由1717μm/μs2降至602μm/μs2；不同孔径比孔洞之间发生聚集时，小孔优先向大孔发生聚集；45°分布方式的孔洞在长大阶段的直径增长加速度最大，约为3179μm/μs2，且最早发生聚集。对于三孔间的聚集，计算结果显示相同初始韧带距离的相同孔洞之间几乎同时发生聚集并贯通，且孔洞间聚集的起始时刻随着初始韧带距离的增加而增加；大孔向附近小孔发生聚集的起始时刻较迟。本文的计算揭示了层裂实验中难以观察到的孔洞长大和聚集的细观物理过程，对材料层裂的整个物理过程和本质具有重要的参考价值。
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