基于FFT的预测分形多孔介质腐蚀损伤框架
摘要：水泥基材料中由于腐蚀产物的沉积和生长引起的断裂现象需要采用桥梁型方法进行研究，这是由于沉积发生的微孔和破坏表现的结构之间存在较大的长度差异。由于微孔的分形性质，水泥基材料具有高度复杂的微观结构。同时，腐蚀驱动的断裂是一个涉及离子扩散、化学反应和应力发展的多物理问题。这种多尺度和多物理特性使得桥梁型研究在计算上成本高昂，通常使用简化的分形多孔介质，这对结果的定量解释有重要影响。基于基于快速傅里叶变换（FFT）的均匀化方法的最新进展引起了人们的兴趣，因为它们易于实施且计算成本低。本文提出了一种基于FFT的框架，用于在分形多孔介质中求解由腐蚀驱动的断裂。我们展示了傅里叶基谱方法在解决多种腐蚀驱动机制（例如离子扩散、应力发展和损伤）方面的有效性。基于所提出的方法，我们分析了将分形多孔介质简化为简单的欧几里德几何形状对腐蚀驱动断裂的影响。我们的结果表明了保持孔隙率和分形孔隙性质对于精确可靠地建模腐蚀驱动的失效机制的重要性。
作者：Mohit Pundir, David S. Kammer, Ueli Angst
论文ID：2305.13081
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-08-21