多孔材料的新型替代微结构生成器及其在 TRISO 核燃料粒子缓冲层中的应用
材料科学
2026-02-13 v1
摘要
我们提出一种用于生成再现实际材料形貌的微结构样本的替代材料模型。该生成器基于高斯随机场，采用 Matern 核函数，并通过基于椭圆体包含物聚类随机漫步算法定义拓扑支撑场。我们通过最小化材料微结构统计和几何描述子误差来识别替代模型参数。为证明该方法对多孔核材料的有效性，我们将生成器应用于三层同轴 isotropic 核燃料 (TRISO) 粒子的缓冲层。该部位被证明是 TRISO 核燃料的脆性失效部位，我们的生成器针对该缓冲层厚度上的 FIB-SEM 断层扫描数据进行优化。我们通过应用线性弹性同质化和线性弹性脆性断裂材料性能的力学建模，并将数据集微结构与替代微结构的行为进行比较来评估其性能。这表明在广泛的孔隙率范围内，数据集微结构与生成的微结构之间表现良好。
引用
@article{arxiv.2506.15874,
title = {A new Surrogate Microstructure Generator for Porous Materials with Applications to the Buffer Layer of TRISO Nuclear Fuel Particles},
author = {Philipp Eisenhardt and Ustim Khristenko and Barbara Wohlmuth and Andrei Constantinescu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.15874},
year = {2026}
}
备注
33 pages