钢结构中应力腐蚀开裂的数值建模：相场方法
摘要：用相场方法预测钢结构中的应力腐蚀裂纹现象的一种新的耦合机械-电-化学模型的研究。应力腐蚀裂纹是由于机械载荷和腐蚀在腐蚀性电解质环境中相互作用而产生的复杂损伤过程。所提议的模型引入了一个新的相场参数，聚集了由于机械载荷和电-化学腐蚀引起的损伤。为了实现这个目标，控制应力腐蚀裂纹现象的内部能量被分为弹性-损伤应变能、界面反应能以及由腐蚀离子浓度变化所产生的能量。阿伦-卡恩方程被修改以包括所有能量贡献并计算相场参数。此外，引入了一个特定的界面动力学系数来考虑腐蚀电流对机械性能的影响。应用Cahn-Hilliard方程模拟领域中腐蚀离子浓度，通过求解平衡方程得到体系的力学状态。通过多个数值实例验证提议模型的强健性和准确性。最后，该方法被应用于预测两个实际工程问题中由应力腐蚀裂纹引起的裂纹扩展，取得了良好的结果。
作者：M. Askari, P. Broumand, M. Javidi
论文ID：2307.16739
分类：Computational Engineering, Finance, and Science
分类简称：cs.CE
提交时间：2023-08-01