應(yīng)力腐蝕破裂裂尖微觀力學(xué)場(chǎng)的數(shù)值模擬與分析.pdf

1、應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)問題是影響核電設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵問題之一，也是核電安全研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。由于應(yīng)力腐蝕破裂是發(fā)生在裂紋尖端(斷裂過程區(qū))力學(xué)作用下的一種電化學(xué)行為，受到裂尖區(qū)域腐蝕環(huán)境、材料和力學(xué)的共同影響和作用，是多學(xué)科多尺度相交叉的復(fù)雜問題，單從某一尺度或單個(gè)學(xué)科進(jìn)行研究是無法完全展示出其破壞過程的。針對(duì)目前相關(guān)研究多是直接基于宏觀尺度或納觀尺度，而對(duì)微觀尺度上的應(yīng)力腐蝕開裂研究不足。為此，本論文將重點(diǎn)放在微觀尺度上應(yīng)

2、力腐蝕開裂裂尖的力學(xué)特性分析上。
　　 本論文通過將數(shù)值模擬與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了利用ABAQUS 計(jì)算緊湊拉伸試樣（1T-CT 試樣）相關(guān)斷裂參量的有效性，建立了宏觀尺度下裂紋擴(kuò)展的全局模型和裂尖區(qū)域的子模型。全局模型的計(jì)算結(jié)果為子模型提供邊界條件，而子模型的計(jì)算為詳細(xì)了解應(yīng)力腐蝕破裂裂尖微觀力學(xué)場(chǎng)提供了保證。本論文在基于應(yīng)力腐蝕破裂裂尖存在溝形裂紋這一基本觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了微觀尺度下溝形裂紋模型和裂尖分叉裂紋模型，并利

3、用子模型技術(shù)建立了微觀尺度下溝形裂紋有限元模型和裂尖分叉裂紋有限元模型，分析了微觀尺度下應(yīng)力腐蝕破裂裂尖溝形裂紋長(zhǎng)度和分叉裂紋對(duì)裂尖氧化膜和基體金屬應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的影響。
　　 論文研究結(jié)果表明，SCC 裂尖氧化膜前端溝形裂紋和裂尖分叉裂紋的存在，會(huì)造成氧化膜和基體金屬中應(yīng)力應(yīng)變的變化，且隨著溝形裂紋的長(zhǎng)度增加，這種變化越發(fā)明顯。
　　 另一方面，與應(yīng)力相比，等效塑性應(yīng)變對(duì)裂尖長(zhǎng)度變化更加敏感，從一個(gè)側(cè)面說明，裂尖等效塑性應(yīng)