應(yīng)力腐蝕破裂裂尖微觀力學(xué)場的數(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)備長期安全運行的關(guān)鍵問題之一，也是核電安全研究領(lǐng)域的熱點問題之一。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學(xué)科進行研究是無法完全展示出其破壞過程的。針對目前相關(guān)研究多是直接基于宏觀尺度或納觀尺度，而對微觀尺度上的應(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)值模擬與理論計算結(jié)果對比，驗證了利用ABAQUS 計算緊湊拉伸試樣（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展的全局模型和裂尖區(qū)域的子模型。全局模型的計算結(jié)果為子模型提供邊界條件，而子模型的計算為詳細了解應(yīng)力腐蝕破裂裂尖微觀力學(xué)場提供了保證。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度和分叉裂紋對裂尖氧化膜和基體金屬應(yīng)力應(yīng)變場的影響。
　　 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)變對裂尖長度變化更加敏感，從一個側(cè)面說明，裂尖等效塑性應(yīng)