一种用于溶解驱动应力腐蚀开裂与氢脆的广义多相场理论
材料科学
2022-06-22 v1 计算工程、金融与科学
应用物理
摘要
我们提出了一种基于相场的电-化-力耦合公式，用于建模弹塑性固体中力学增强的腐蚀与氢辅助开裂。我们采用多相场方法，首次给出了一个包含阳极溶解与氢脆两种机制的应力腐蚀开裂通用框架。我们使用有限元方法数值实现了该理论，并定义位移分量、相场腐蚀序参量、金属离子浓度、相场断裂序参量与氢浓度作为基本运动学变量。我们给出了具有代表性的案例研究，以展示该模型在不同材料与环境下的预测能力，并与基准测试和实验观测取得了良好的一致。我们表明，所提出的广义公式能够捕捉由环境决定的阳极溶解驱动与氢驱动失效机制之间的相互作用；包括二者间的转变、协同作用以及各自独立发生。这样一种广义框架能为环境-材料相互作用与应力腐蚀开裂的理解带来新见解，正如本文通过对 Gruhl 开创性实验的首次仿真结果所展示的那样。
引用
@article{arxiv.2205.12096,
title = {A generalised, multi-phase-field theory for dissolution-driven stress corrosion cracking and hydrogen embrittlement},
author = {C. Cui and R. Ma and E. Martínez-Pañeda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.12096},
year = {2022}
}