復雜環(huán)境下結構破壞分析中的耦合方法.pdf

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

2、編制的分子動力學（MD）程序中，對腐蝕損傷處的裂紋萌生過程進行模擬，得到不同時刻腐蝕損傷周圍原子的位置和所對應的能量圖，最后，將裂紋萌生尺寸所對應的原子位置坐標作為邊界條件輸入到有限元模型中，實現(xiàn)了結構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)歸納整理了國內外關于環(huán)境作用下結構破壞分析方法及其研究現(xiàn)狀。
　　(2)對含腐蝕損傷結構進行整體有限元分析，得到了結構表面腐蝕損傷周圍節(jié)點處的應變值，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的應變值為初始條件，用分子動力學方法結合速度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展過程進行分析，得到微觀裂紋擴展到宏觀可見裂紋時原子坐標位置。
　　(4)以微觀裂紋擴展到宏觀可見裂紋時的原子坐標位置為初始條件，采用有限元方法建立了結構跨微觀和宏觀破壞過程分析的耦合模型，為含腐蝕損傷結構疲勞破