journal article·2011-06

On the shear-band direction in metallic glasses

Y.F. Gao, L. Wang, H. Bei, T.G. Nieh

Acta Materialia· Volume 59· Issue 10
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Abstract

Abstract This paper shows that it is inappropriate to relate the angle between the loading axis and the shear-band (or fracture) plane in metallic glasses under uniaxial loading conditions to the coefficient of internal friction in the Mohr–Coulomb model. Shear bands in metallic glasses are a result of material instability (which can be predicted from constitutive parameters and loading conditions), which does not correspond to the material yield condition. Specifically, the shear-band directions depend on the Poisson’s ratio, the ratios of three deviatoric principal stresses to the von Mises stress, the coefficient of internal friction, and the dilatancy factor. The last parameter describes whether the plastic flow is associative or non-associative. Theoretical predictions based on the classic Rudnicki–Rice model agree well with a compilation of observations in uniaxial mechanical tests. Furthermore, using the elastic contact solutions and the Rudnicki–Rice model, we identify three (two) regimes under the two-dimensional cylindrical (three-dimensional spherical) contact where different shear-band directions may occur. When using a bonded-interface technique to visualize shear bands under three-dimensional contacts, it should be noted that the stress component normal to the bonded interface is released, resulting in the commonly observed semicircular shear bands whose directions are predicted to follow the larger in-plane principal stress.
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OpenAlex topics: Metallic Glasses and Amorphous Alloys

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References (78)

Show source-provided references
1. Schuh · Acta Mater · 2007 · 55 · 406710.1016/j.actamat.2007.01.052 ↗
2. Spaepen · Acta Metall · 1977 · 25 · 40710.1016/0001-6160(77)90232-2 ↗
3. Argon · Acta Metall · 1979 · 27 · 4710.1016/0001-6160(79)90055-5 ↗
4. Falk · Phys Rev E · 1998 · 57 · 719210.1103/PhysRevE.57.7192 ↗
5. Anand · J Mech Phys Solids · 2005 · 53 · 136210.1016/j.jmps.2004.12.006 ↗
6. Dai · Appl Phys Lett · 2005 · 87 · 14191610.1063/1.2067691 ↗
7. Yang · Comput Mech · 2006 · 37 · 19410.1007/s00466-005-0690-5 ↗
8. Gao · Modell Simul Mater Sci Eng · 2006 · 14 · 132910.1088/0965-0393/14/8/004 ↗
9. Shi · Phys Rev Lett · 2007 · 98 · 18550510.1103/PhysRevLett.98.185505 ↗
10. Gao · Acta Mater · 2007 · 55 · 231910.1016/j.actamat.2006.11.027 ↗
11. Jiang · J Mech Phys Solids · 2009 · 57 · 126710.1016/j.jmps.2009.04.008 ↗
12. Wang · J Appl Phys · 2006 · 99 · 09350610.1063/1.2193060 ↗
13. Donovan · Mater Sci Eng · 1988 · 98 · 48710.1016/0025-5416(88)90213-3 ↗
14. Mukai · Scripta Mater · 2002 · 46 · 4310.1016/S1359-6462(01)01193-9 ↗
15. Takayama · Scripta Metall · 1979 · 13 · 46310.1016/0036-9748(79)90070-X ↗
16. Prasad · Phys Status Solidi B · 1996 · 195 · 37510.1002/pssb.2221950206 ↗
17. Pampillo · J Mater Sci · 1975 · 10 · 119410.1007/BF00541403 ↗
18. Megusar · Mater Sci Eng · 1979 · 38 · 6310.1016/0025-5416(79)90033-8 ↗
19. Wright · Mater Trans JIM · 2001 · 42 · 64210.2320/matertrans.42.642 ↗
20. Lowhaphandu · Intermetallics · 2000 · 8 · 48710.1016/S0966-9795(99)00137-5 ↗
21. Lewandowski · Philos Mag A · 2002 · 82 · 342710.1080/01418610208240453 ↗
22. Xiao · J Alloys Compd · 2003 · 351 · 32410.1016/S0925-8388(02)01073-3 ↗
23. Lowhaphandu · Scripta Mater · 1999 · 41 · 1910.1016/S1359-6462(99)00128-1 ↗
24. He · Mater Trans JIM · 2001 · 42 · 35610.2320/matertrans.42.356 ↗
25. Liu · Metall Mater Trans A · 1998 · 29 · 181110.1007/s11661-998-0004-6 ↗
26. Zhang · Phys Rev Lett · 2003 · 91 · 04550510.1103/PhysRevLett.91.045505 ↗
27. Zhang · Acta Mater · 2003 · 51 · 116710.1016/S1359-6454(02)00521-9 ↗
28. Xie · Intermetallics · 2010 · 18 · 201410.1016/j.intermet.2010.03.029 ↗
29. Fan · Mater Trans JIM · 1999 · 40 · 137610.2320/matertrans1989.40.1376 ↗
30. Inoue · Mater Sci Eng A · 2000 · 294 · 72710.1016/S0921-5093(00)01307-1 ↗
31. Inoue · Acta Mater · 2001 · 49 · 264510.1016/S1359-6454(01)00181-1 ↗
32. Alpas · Metall Trans A · 1989 · 20 · 139510.1007/BF02665497 ↗
33. Wesseling · Scripta Mater · 2004 · 51 · 15110.1016/j.scriptamat.2004.03.034 ↗
34. Bengus · J Mater Sci · 1990 · 25 · 159810.1007/BF01045356 ↗
35. Davis · J Mater Sci · 1980 · 15 · 23010.1007/BF00552449 ↗
36. Noskova · Phys Status Solidi A · 1985 · 87 · 54910.1002/pssa.2210870217 ↗
37. Inoue · Acta Mater · 2004 · 52 · 163110.1016/j.actamat.2003.12.008 ↗
38. Inoue · Acta Mater · 2004 · 52 · 409310.1016/j.actamat.2004.05.022 ↗
39. Inoue · J Mater Res · 2004 · 19 · 153910.1557/JMR.2004.0206 ↗
40. Lund · Intermetallics · 2004 · 12 · 115910.1016/j.intermet.2004.07.001 ↗
41. Liu · Metall Mater Trans A · 2008 · 39 · 186210.1007/s11661-007-9399-8 ↗
42. Wang · Acta Mater · 2011 · 59 · 285810.1016/j.actamat.2011.01.025 ↗
43. Zhao · Appl Phys Lett · 2008 · 93 · 24190610.1063/1.3050462 ↗
44. Zhao · J Mater Res · 2009 · 24 · 268810.1557/jmr.2009.0306 ↗
45. Hill · J Mech Phys Solids · 1962 · 10 · 110.1016/0022-5096(62)90024-8 ↗
46. Hill · J Mech Phys Solids · 1975 · 23 · 23910.1016/0022-5096(75)90027-7 ↗
47. Rudnicki · J Mech Phys Solids · 1975 · 23 · 37110.1016/0022-5096(75)90001-0 ↗
48. Rice · 1977 · 207
49. Paterson · 2005
50. Mogi · 2006
51. Rudnicki · Int J Rock Mech Min Sci · 1998 · 35 · 51210.1016/S0148-9062(98)00104-1 ↗
52. Bésuelle · 2004 · 219
53. Haimson BC, Rudnicki JW. J Struct Geology, in press. doi:10.1016/j.jsg.2009.08.017.10.1016/j.jsg.2009.08.017 ↗
54. Su · Acta Mater · 2006 · 54 · 17910.1016/j.actamat.2005.08.040 ↗
55. Antoniou · Mater Sci Eng A · 2005 · 394 · 9610.1016/j.msea.2004.11.031 ↗
56. Antoniou · J Mater Res · 2007 · 22 · 51410.1557/jmr.2007.0061 ↗
57. Shi · Acta Mater · 2007 · 55 · 431710.1016/j.actamat.2007.03.029 ↗
58. Johnson · 1985
59. Paduraru · Modell Simul Mater Sci Eng · 2010 · 18 · 05500610.1088/0965-0393/18/5/055006 ↗
60. Jana · Mater Sci Eng A · 2004 · 375–377 · 119110.1016/j.msea.2003.10.068 ↗
61. Ramamurty · Acta Mater · 2005 · 53 · 70510.1016/j.actamat.2004.10.023 ↗
62. Zhang · Acta Mater · 2005 · 53 · 384910.1016/j.actamat.2005.04.036 ↗
63. Subhash · Metall Mater Trans A · 2007 · 38 · 293610.1007/s11661-007-9315-2 ↗
64. Xie · Intermetallics · 2008 · 16 · 48510.1016/j.intermet.2007.11.013 ↗
65. Xie · Acta Mater · 2008 · 56 · 520210.1016/j.actamat.2008.07.009 ↗
66. Yoo · J Phys D – Appl Phys · 2008 · 41 · 07401710.1088/0022-3727/41/7/074017 ↗
67. Wright · Mater Trans JIM · 2001 · 42 · 64210.2320/matertrans.42.642 ↗
68. Packard · Acta Mater · 2007 · 55 · 534810.1016/j.actamat.2007.05.054 ↗
69. Yang · JOM · 2010 · 62 · 9310.1007/s11837-010-0039-1 ↗
70. Zhang · Appl Phys Lett · 2006 · 88 · 01310510.1063/1.2159581 ↗
71. Mara · Appl Phys Lett · 2008 · 92 · 23190110.1063/1.2938921 ↗
72. Bharathula · Acta Mater · 2010 · 58 · 578910.1016/j.actamat.2010.06.054 ↗
73. Han · J Mater Res · 2010 · 25 · 195810.1557/JMR.2010.0256 ↗
74. Yang · Appl Phys Lett · 2007 · 90 · 06191110.1063/1.2459383 ↗
75. Su · J Mater Res · 2010 · 25 · 101510.1557/JMR.2010.0141 ↗
76. Needleman · Comput Method Appl Mech Eng · 1988 · 67 · 6910.1016/0045-7825(88)90069-2 ↗
77. Hsueh · Scripta Mater · 2008 · 59 · 11110.1016/j.scriptamat.2008.02.042 ↗
78. Hsueh · Intermetallics · 2009 · 17 · 80210.1016/j.intermet.2009.03.008 ↗