home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Los Alamos National Laboratory / LANL_CD.ISO / stills / fracture.txt next >
Text File  |  1992-12-01  |  3KB  |  76 lines
  1. DYNAMIC FRACTURE 
  2. MODELING ON THE 
  3. CM-200
  4.  
  5. It is important to study the dynamic 
  6. properties of materials under the influ-
  7. ence of various microstructural condi-
  8. tions. Microstructure is known to have 
  9. an important influence on the fracture 
  10. properties of materials. A parallel com-
  11. puter code has therefore been imple-
  12. mented for the study of dynamic 
  13. fracture problems on the CM-200. This 
  14. code implements a "balls and spring" 
  15. model which lives on a 2D triangular 
  16. lattice. The balls are connected to near-
  17. est neighbors by nonlinear springs and 
  18. are allowed to move around their equi-
  19. librium positions. Also being modeled 
  20. are bond fractures by the following 
  21. rule: if a bond is extended beyond a 
  22. given length, it is designated as broken 
  23. and only the repulsive part of the 
  24. potential for that bond is retained for 
  25. the rest of the simulation. The model 
  26. has Langevin dynamics built in and 
  27. thereby allows the study of the influ-
  28. ence of temperature and other stochas-
  29. tic effects. It is also possible to run it 
  30. with zero noise. The massively parallel 
  31. nature of the problem is established by 
  32. assigning one ball (and three bonds) to 
  33. each processor of the CM-200. Because 
  34. each processor has its own memory it is 
  35. easy to give the balls different proper-
  36. ties, e.g. they can have different mate-
  37. rial parameters. In this way it is 
  38. possible to model grain boundaries and 
  39. real microstructure. The goal of this 
  40. investigation is to accurately describe 
  41. how microstructure affects fracture 
  42. and, in particular, to be able to follow 
  43. the dynamics of fracture.
  44.  
  45. Some preliminary runs on shear-stress 
  46. induces fracture in a block of materials 
  47. with microstructure has been investi-
  48. gated. To date the runs show that it is 
  49. possible to dynamically observe several 
  50. fracture scenarios. For example, it is 
  51. possible by tuning the parameters in 
  52. the inter-particle potential to observe 
  53. trans-granular fracture and also frac-
  54. ture along grain boundaries.
  55.  
  56. These figures show dynamic fracture 
  57. in a 2D Lattice Model. A shear stress 
  58. has been applied to the top part of the 
  59. lattice. The colors show the distribu-
  60. tion of kinetic energy: low values cor-
  61. respond to gray, intermediate values 
  62. to purple, and high values to yellow 
  63. and red. Because of weaker bonding 
  64. across grain boundaries as compared 
  65. with the intragrain bond strength, the 
  66. fracture is seen to occur predomi-
  67. nantly along grain boundaries in this 
  68. simulation. The way in which micro-
  69. structure affects the strength of these 
  70. material can be studied by adjusting 
  71. these parameters.
  72.  
  73. Acknowledgement:  Peter Lomdahl, LANL, T-11
  74.  
  75.  
  76.