基于 FFT 的预测分形多孔介质中腐蚀致损的框架
软凝聚态物质
2023-08-21 v1
摘要
理解由腐蚀产物沉积与生长引起的水泥基材料断裂，需要跨尺度方法，因为发生沉积的微观孔隙与显现劣化的结构之间存在巨大长度尺度差异。水泥基材料因微孔的分形特性而具有高度异质微观结构。同时，腐蚀致裂是多物理场问题，涉及离子扩散、化学反应与应力发展。这种多尺度与多物理特性使跨尺度研究计算昂贵，常导致使用简化的分形多孔介质，这对结果的定量解释有重要影响。近期基于快速傅里叶变换（FFT）的均匀化方法进展因其易实现与低计算成本而引起关注。本文提出一种基于 FFT 的框架，用于求解分形多孔介质中的腐蚀致裂。我们展示了基于傅里叶的谱方法在分辨分形多孔微观结构内离子扩散、应力发展与损伤等多种腐蚀驱动机制中的有效性。基于所提方法，我们分析了以简单欧氏几何简化分形多孔介质对腐蚀致裂的影响。结果表明，为精确可靠地建模腐蚀致失效机制，保持孔隙率与孔隙分形特性至关重要。
引用
@article{arxiv.2305.13081,
title = {An FFT-based framework for predicting corrosion-driven damage in fractal porous media},
author = {Mohit Pundir and David S. Kammer and Ueli Angst},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.13081},
year = {2023}
}