耦合全动力学氢传输与延性相场断裂框架的氢脆建模

氢脆（HE）建模是一项长期的工程挑战，近年来取得了显著进展。然而，在建模氢在位错处的偏析动力学及其导致的延性撕裂与氢致脆性断裂之间的相互作用方面仍存在空白。本工作中，通过耦合全动力学氢传输模型与几何相场断裂方法，开发了一个全面的化学力学框架。提出了一种利用应力三轴度的双曲正切函数作为新驱动力，以确保塑性耗散仅在拉伸条件下贡献于断裂，现象学地表征空洞驱动的延性损伤。该模型成功预测了损伤起始从试样核心到表面的氢依赖性偏移。更重要的是，氢在位错处的偏析被证明对建模颈缩区实验观测到的多次表面裂纹至关重要。此外，该框架捕捉了加载速率与扩散动力学之间的竞争，解决了从高应变率下的多次周向表面裂纹到低速率下中心起始单裂纹的转变。最后，模型再现了紧凑拉伸试样的实验J阻力曲线，展示了从延性撕裂到脆性裂纹的转变。