基于双尺度随机分析框架的裂蜕失效研究：考虑微观结构的随机性
材料科学
2025-04-02 v1 经典物理
摘要
高温下的裂蜕失效是涉及内在微观结构随机性的多尺度、多机制的复杂问题。为探讨微观结构对单向/多向裂蜕失效的影响，本文建立了一种双尺度随机分析框架，以引入晶界（GB）特征到宏观分析中。该研究以镍基超合金Inconel 617为例。首先，基于晶体塑性有限元（CPFE）方法和粘性区模型（CZM），研究了GB的损伤机制。随后，基于所获得的GB损伤演化，提出了一种新颖的蒙特卡洛（MC）方法，用于建立GB取向和面积分布与宏观裂蜕损伤之间的关系。最后，建立了双尺度随机多向裂蜕损伤模型，以纳入随机GB取向和面积分布的影响。通过对所提出裂蜕损伤模型的数值应用，捕捉并分析了在单向拉伸试样和加压管中的裂蜕裂纹的随机起始与生长。该提出的随机框架有效地考虑了由GB特征引入的固有随机性，高效实现了全场多尺度计算。它还显示在高温条件下，裂蜕组件和结构的安全评估和寿命预测具有潜在应用前景。
引用
@article{arxiv.2504.00507,
title = {A dual-scale stochastic analysis framework for creep failure considering microstructural randomness},
author = {Weichen Kong and Yanwei Dai and Xiang Zhang and Yinghua Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.00507},
year = {2025}
}