基于三维元胞自动机方法的金属腐蚀损伤模拟

【摘要】由于金属材料具有优良的力学性能,所以在很多领域里都具有广泛的应用。但因大部分单质金属的化学性质比较活泼,所以在复杂的工作环境中,容易与环境介质发生反应致使金属腐蚀。研究环境作用下结构表面腐蚀损伤的形成和演化,对定量描述结构性能退化将具有重要的应用价值。元胞自动机本质是用简单原理解决复杂问题,它在物理、化学、军事等领域中都有广泛的应用并取得了一定的成果,但用在金属腐蚀损伤研究中,多采用二维元胞自动机方法。而实际工程结构都是空间问题,所以采用三维方法模拟金属腐蚀更符合实际情况。本文在元胞自动机模拟金属腐蚀损伤二维模型的基础上,重新定义规则,建立基于三维元胞自动机描述金属腐蚀的模型。本文的主要工作：(1)在二维元胞自动机方法的基础上,采用三维元胞自动机方法,根据金属材料腐蚀中的基本电化学腐蚀反应重新定义了金属材料腐蚀的三维元胞自动机模型复杂的腐蚀规则；(2)利用数学软件MATLAB,按照重新定义的三维腐蚀规则编程计算,从介观尺度对金属材料表面发生单坑腐蚀、多坑腐蚀及均匀腐蚀损伤演化进行了三维模拟,得到了它们随时间进程演化的三维腐蚀形貌图；(3)针对多坑腐蚀及均匀腐蚀,分别考虑腐蚀溶液浓度和温度两个参数对金属材料腐蚀损伤速率的影响。得到了随着不同腐蚀溶液浓度或温度的变化,腐蚀掉的金属元胞数量的变化图。
【作者】郭东旭；
【导师】任克亮；
【作者基本信息】宁夏大学，固体力学，2014，硕士
【关键词】金属；腐蚀；三维元胞自动机；模拟；

【参考文献】
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