船舶腐蚀断裂力学的一种数值计算方法

基于船体表面微裂缝在应力和海水腐蚀耦合作用下的扩展机理,根据Charles-Hillig模型用数值方法模拟了裂缝的动态扩展过程,并用front-tracking图形技术开发了有限元网格剖分软件,从根本上解决了以往该模型无法进行数值模拟的难题.文中侧重于对腐蚀断裂问题进行一般性的基础研究,探索裂缝扩展时的形态以及速度与外荷载之间的关系,数值计算表明,计算结果和实验得出的曲线在形态上比较吻合.     

船体结构表面裂缝在应力腐蚀耦合作用下的扩展机理数值研究

用数值方法研究了船体表面微裂缝在海水腐蚀以及外荷载耦合作用下扩展的机理.实验表明,在给定材料和腐蚀环境的条件下,外荷载越小,微裂缝扩展并最终导致材料断裂破坏过程越长;但当荷载小于某个值(门槛值或称疲劳极限)时,这种延迟的腐蚀断裂破坏现象可以避免.为研究方便,文中假设了在腐蚀环境中工作的材料为各向同性材料.根据数值计算结果,共发现了三种可能的裂缝扩展形式,并证实了导致腐蚀疲劳断裂临界条件的存在性.最后通过计算,针对不同材料以及不同环境条件,勾勒出导致腐蚀疲劳断裂相应的临界条件曲线.