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《宁夏大学》 2018年
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金属腐蚀损伤及微裂纹演化过程研究

张孝同  
【摘要】:腐蚀环境中的金属材料,由于环境介质与材料元素之间的化学与电化学反应,在结构表面容易形成腐蚀损伤,腐蚀损伤处在外界载荷作用下容易萌生微裂纹群;微裂纹之间相互影响、相互促进,最后形成宏观裂纹;宏观裂纹继续发展将最终引起结构的破坏。环境作用下金属材料的这一破坏过程包括了腐蚀损伤形成、腐蚀损伤处微裂纹萌生与扩展、宏观裂纹的形成与扩展和失效破坏四个阶段。其中,腐蚀损伤及微裂纹成核与扩展阶段占结构损伤破坏总寿命的70%~90%。针对环境作用下材料的这一破坏过程,本文先采用元胞自动机方法,通过MATLAB编程,对结构表面由环境引起的多点腐蚀损伤及腐蚀坑的演化过程进行模拟;然后将元胞自动机模型中的金属元胞简化为分子动力学模型中的原子,选取势函数、运动方程和系综,通过编程,对多点腐蚀坑底部在外界载荷作用下萌生的微裂纹群演化过程进行研究,探讨了微裂纹间在不同条件下的相互影响规律,论文完成了如下主要内容:1.阐述了金属材料在环境作用下损伤形成及破坏过程,并介绍了国内外关于腐蚀损伤、微裂纹扩展及宏观裂纹扩展的研究现状。2.介绍了元胞自动机方法,以及采用元胞自动机方法对金属材料表面多点腐蚀坑的形成及演化过程进行模拟,并得到了多点腐蚀坑随时间演化的形貌图。3.介绍了分子动力学方法的基本理论,其中包括边界条件、势函数、运动方程、积分算法、系综和控制方法等问题,然后在元胞自动机模拟多点腐蚀损伤的基础上,采用分子动力学方法对多点腐蚀坑底部在外界荷载作用下的微裂纹萌生及微裂纹之间的相互影响过程进行模拟。
【学位授予单位】:宁夏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O346.1;TG172

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【参考文献】
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