复杂环境下结构破坏分析中的耦合方法

【摘要】环境作用下结构的破坏过程,是在应力与环境因素协同作用下,由诸多的材料冶金学因素、环境的化学与电化学因素以及材料或构件的受力状态和历史等因素彼此交织在一起,相互影响,相互作用下的一个复杂过程。这一破坏过程包括环境作用下腐蚀损伤成核、微裂纹的萌生及扩展、宏观裂纹扩展和结构失稳。针对这一破坏过程,本文采用有限元和分子动力学方法相结合。首先,用有限元方法(FEM)求解得到结构表面腐蚀损伤周围的应力应变值,然后,将其作为边界条件输入到编制的分子动力学(MD)程序中,对腐蚀损伤处的裂纹萌生过程进行模拟,得到不同时刻腐蚀损伤周围原子的位置和所对应的能量图,最后,将裂纹萌生尺寸所对应的原子位置坐标作为边界条件输入到有限元模型中,实现了结构从微观到宏观的跨尺度耦合分析。论文主要完成了如下工作：(1)归纳整理了国内外关于环境作用下结构破坏分析方法及其研究现状。(2)对含腐蚀损伤结构进行整体有限元分析,得到了结构表面腐蚀损伤周围节点处的应变值,为腐蚀损伤处裂纹萌生提供了初始边界值。(3)以整体有限元分析得到腐蚀损伤周围原子点的应变值为初始条件,用分子动力学方法结合速度VERLET算法,通过编制的C语言程序求解了原子间的作用势以及速度,对腐蚀损伤处微裂纹萌生和扩展过程进行分析,得到微观裂纹扩展到宏观可见裂纹时原子坐标位置。(4)以微观裂纹扩展到宏观可见裂纹时的原子坐标位置为初始条件,采用有限元方法建立了结构跨微观和宏观破坏过程分析的耦合模型,为含腐蚀损伤结构疲劳破坏分析提供了理论基础。
【作者】郭晓菊；
【导师】王燕昌；任克亮；
【作者基本信息】宁夏大学，固体力学，2014，硕士
【关键词】腐蚀损伤；有限元方法；分子动力学；裂纹萌生；边界耦合；

【参考文献】
[1]甘泉.人民政协利益表达功能的效果、困境及调适研究[D].南昌大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[2]李月,张晓冬.超级电容模型的递推增广最小二乘辨识[J].电子设计工程,2015,02:51-53.
[3]王宏宇.高校校园安全管理影响因素和对策研究[D].郑州大学,公共管理,2013,硕士.
[4]方华.和谐社会视阈中法律援助制度研究[D].河南农业大学,马克思主义中国化研究,2012,硕士.
[5]王思明.基于FPGA与DSP的多波束相干测深算法的实现[D].哈尔滨工程大学,信号与信息处理,2012,硕士.
[6]陈研.中华民族精神：全面建设小康社会的精神动力[D].大连理工大学,马克思主义理论与思想政治教育,2004,硕士.
[7]李久祥,刘春和,朱三可.军工产品预防腐蚀技术对策[J].质量与可靠性.2005(01)
[8]孙红梅,曹林园,逯乐慧.三维多孔石墨烯/铂钯双金属杂化体作为高性能的甲醇氧化电催化剂[J].化学学报,2013,04:579-584.
[9]韩永荣.节水灌溉技术是发展“两高一优”农业的组成部分[J].农业科技与信息.1997(07)
[10]李叶晔.析莫扎特音乐中的悲剧色彩[D].云南艺术学院,音乐学,2013,硕士.
[11]杨俊瑛.城市道路交通拥挤状态判别及预测研究[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2014,硕士.
[12]郑颖.硬目标侵彻试验柔性数据传输技术[D].中北大学,武器系统信息与控制,2013,硕士.
[13]徐楠.完善我国企业年金制度的对策研究[D].东北师范大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[14]郐言.基于客户端的网络服务性能测试模型研究与系统支持[D].国防科学技术大学,2004.
[15]黄锐.搏心通软胶囊治疗心阳不振型心悸的临床观察[D].湖北中医药大学,中医内科学（专业学位）,2013,硕士.
[16]薛程亮.内啮合摆线滑油泵的性能分析与优化改进[D].华中科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[17]雷芳.学校文化领导实践问题研究[D].南京师范大学,教育经济与管理,2012,硕士.
[18]卢玉婷.基于SVM的闸机目标识别方法的研究[D].南京理工大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[19]慈溪记者站卢萌卿孙云东赵科.慈溪大投入拉动经济稳中向好[N].宁波日报,2012-10-26A01.
[20]刘威.高校大学生综合素质评价体系的研究[D].华北电力大学（北京）,技术经济及管理,2004,硕士.
[21]李飞.面向组合服务自适应的环境感知方法的研究与实现[D].东北大学,计算机应用技术,2010,硕士.
[22]朱梦鸷.益肾降浊方对CRF大鼠肾组织TGF-β1、BMP-7及大鼠肾脏细胞的影响[D].福建中医药大学,中医临床基础,2014,硕士.
[23]刘谈.基于3G的GPS车辆定位系统的设计与实现[D].西安科技大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[24]郭丽莹.农民工随迁子女融合教育校本课程开发研究[D].温州大学,课程与教学论,2012,硕士.
[25]李悦.《献给爱米丽的玫瑰》和《一个干净、明亮的地方》的文体风格比较研究[D].安徽大学,英语语言文学,2013,硕士.
[26]张旭波,屈展,李小刚.高校图书馆管理的数据仓库技术研究[J].西安石油大学学报(自然科学版),2004,02:71-73+93.
[27]李畅.三维医学图像体绘制研究及影像系统的实现[D].沈阳建筑大学,计算机技术,2012,硕士.
[28]王丽亚,吴智铭.实时并发离散事件系统的监控[J].控制与决策,1995,01:75-79.
[29]刘一曼.基于拓扑绝缘体表面准一维体系电子结构及输运性质研究[D].湖南师范大学,凝聚态物理,2014,博士.
[30]谭强.超级电容器用碳基电极材料研究[D].黑龙江大学,2009.
[31]杨丹.湘中丘陵区常绿阔叶林凋落物及土壤碳氮空间异质性研究[D].中南林业科技大学,生态学,2014,硕士.
[32]陈莎莎.浙江省中小企业技术创新路径研究[D].浙江工业大学,2009.
[33]朱源理.论室内设计中材料形制与审美周期的同步性[D].湖北工业大学,设计艺术学,2013,硕士.
[34]方沛.基于Infiniband的分布式文件系统的设计与实现[D].南京大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[35]梁竹.从熔盛纠纷谈我国要约收购制度的完善[J].现代营销(学苑版),2013,02:134-135.
[36]吴诺.论人民币汇率补贴指控及对策[D].大连海事大学,法律,2013,硕士.
[37]王钰.中美养老保障体系差异性比较研究[D].武汉科技大学,社会保障,2012,硕士.
[38]陈沁.微博环境下城市形象传播研究[D].武汉纺织大学,美学,2013,硕士.
[39]于加收.开放空间液氨泄露扩散规律及人员疏散的研究[D].中国地质大学（北京）,安全工程,2014,硕士.
[40]贾亚莉,左翔,周典.数据挖掘在心血管病住院患者病情分析中的应用研究[J].中国农村卫生事业管理,2005,06:67-69.
[41]褚永良.乙醇胺环化合成哌嗪的研究[D].华东理工大学,化学工程,2014,硕士.
[42]伍婧.基于WAP的购彩网站的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[43]杨晓雯.墨翠的宝石矿物学特征研究[D].中国地质大学（北京）,宝石学,2014,硕士.
[44]商占仙.生物节律紊乱动脉粥样硬化小鼠中钟基因、脂质代谢相关基因改变的研究[D].复旦大学,病理学与病理生理学,2011,硕士.
[45]罗世忠,孔倩茜,杨涛,丁环.一步电沉积制备石墨烯-氧化锌纳米墙复合物高灵敏检测氯霉素[J].青岛科技大学学报(自然科学版),2014,06:577-581+596.
[46]张永升.我国政府新闻发言人制度建设的政治哲学思考[D].曲阜师范大学,马克思主义哲学,2013,硕士.
[47]杨倩.聚合物胶束与蛋白质或无机材料的相互作用及其应用[D].复旦大学,高分子化学与物理,2012,硕士.
[48]李吉娜（SingprathanPoonyapha）.泰国学生汉语时间副词的习得调查与偏误分析[D].山东大学,对外汉语,2012,硕士.
[49]缪晶广.微污染源水生物接触氧化处理技术[D].西安建筑科技大学,市政工程,2004,硕士.
[50]杨虹.江西电力新闻管理系统的设计与实现[D].云南大学,软件工程,2012,硕士.