復(fù)雜環(huán)境下結(jié)構(gòu)破壞分析中的耦合方法.pdf

1、環(huán)境作用下結(jié)構(gòu)的破壞過程，是在應(yīng)力與環(huán)境因素協(xié)同作用下，由諸多的材料冶金學(xué)因素、環(huán)境的化學(xué)與電化學(xué)因素以及材料或構(gòu)件的受力狀態(tài)和歷史等因素彼此交織在一起，相互影響，相互作用下的一個(gè)復(fù)雜過程。這一破壞過程包括環(huán)境作用下腐蝕損傷成核、微裂紋的萌生及擴(kuò)展、宏觀裂紋擴(kuò)展和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。
　　針對這一破壞過程，本文采用有限元和分子動(dòng)力學(xué)方法相結(jié)合。首先，用有限元方法(FEM)求解得到結(jié)構(gòu)表面腐蝕損傷周圍的應(yīng)力應(yīng)變值，然后，將其作為邊界條件輸入到

2、編制的分子動(dòng)力學(xué)（MD）程序中，對腐蝕損傷處的裂紋萌生過程進(jìn)行模擬，得到不同時(shí)刻腐蝕損傷周圍原子的位置和所對應(yīng)的能量圖，最后，將裂紋萌生尺寸所對應(yīng)的原子位置坐標(biāo)作為邊界條件輸入到有限元模型中，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)從微觀到宏觀的跨尺度耦合分析。論文主要完成了如下工作:
　　(1)歸納整理了國內(nèi)外關(guān)于環(huán)境作用下結(jié)構(gòu)破壞分析方法及其研究現(xiàn)狀。
　　(2)對含腐蝕損傷結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體有限元分析，得到了結(jié)構(gòu)表面腐蝕損傷周圍節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)變值，為腐蝕損傷

3、處裂紋萌生提供了初始邊界值。
　　(3)以整體有限元分析得到腐蝕損傷周圍原子點(diǎn)的應(yīng)變值為初始條件，用分子動(dòng)力學(xué)方法結(jié)合速度VERLET算法，通過編制的C語言程序求解了原子間的作用勢以及速度，對腐蝕損傷處微裂紋萌生和擴(kuò)展過程進(jìn)行分析，得到微觀裂紋擴(kuò)展到宏觀可見裂紋時(shí)原子坐標(biāo)位置。
　　(4)以微觀裂紋擴(kuò)展到宏觀可見裂紋時(shí)的原子坐標(biāo)位置為初始條件，采用有限元方法建立了結(jié)構(gòu)跨微觀和宏觀破壞過程分析的耦合模型，為含腐蝕損傷結(jié)構(gòu)疲勞破