基于机制的氢致断裂多陷阱相场模型
材料科学
2021-08-03 v1 计算工程、金融与科学
应用物理
摘要
我们提出了一种用于预测氢脆的、基于机制的相场公式。所开发的多物理场模型首次引入了基于Taylor位错模型来解析裂纹尖端变形的力学过程。这使得捕捉位错硬化机制在裂纹尖端前数十微米范围内提升拉应力、氢浓度和位错陷阱密度的作用成为可能。所采用的本构应变梯度塑性模型与相场公式耦合以模拟断裂过程，并与多陷阱氢输运模型耦合。对静止和扩展裂纹的分析表明，所提出的建模框架能够充分捕捉对氢浓度、加载速率、材料强度和塑性长度尺度的敏感性。此外，模型预测与高强钢缺口抗拉强度随氢含量变化的实验数据进行了比较，取得了非常好的一致性。我们定义并实现了基于原子论和唯象的氢退化律，并讨论了它们在发展无参数氢脆模型方面的相似、差异和启示。
引用
@article{arxiv.2108.00856,
title = {A mechanism-based multi-trap phase field model for hydrogen assisted fracture},
author = {M. Isfandbod and E. Martínez-Pañeda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.00856},
year = {2021}
}