力、电诱发多种质流下金属材料内部晶内微裂纹的演化

摘要

本文采用有限单元法数值模拟在表面扩散和蒸发—凝结两种机制下力、电诱发的金属材料内部晶内微裂纹的演化规律。
　　首先，建立了应力场和曲率共同作用下金属材料内部晶内微裂纹的演化模型。在表面扩散和蒸发—凝结机制的经典理论及其弱解描述的基础上，得到了应力场和曲率作用下晶内微裂纹演化的有限元控制方程，并编制可模拟应力场和曲率共同作用下的二维晶内微裂纹演化的有限元程序，验证了该程序的可靠性和准确性。
　　然后，对应力场和表面曲率共同作用下金属材料内部晶内微裂纹的演化进行了数值模拟。在可模拟表面扩散和蒸发—凝结机制控制下表面能、应变能诱发微结构演化的程序上，添加了可分析两种物质输运机制的比值对二维晶内裂纹演化影响的程序模块。详细讨论了微裂纹形态、应力场大小和两种扩散机制的竞争比值等因素对晶内微裂纹演化的影响规律。
　　最后，对电场和表面曲率共同作用下金属材料内部微裂纹的演化进行了数值模拟。详细讨论了微裂纹形态、电场大小和两种物质输运机制的竞争比值等因素对微裂纹演化的影响规律。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2材料中典型的物质输运过程

1.3物质输运驱动力

1.4微裂纹演化的研究现状

1.5 本文的研究思路和主要研究工作

第二章 蒸发—凝结和表面扩散下弹性微结构演化的有限单元法

2.1引言

2.2 基本理论

2.3包含蒸发—凝结和表面扩散的弱解描述

2.4蒸发—凝结和表面扩散控制下二维晶内微裂纹演化模型

2.5 微结构表面运动的有限元法

2.6 微结构演化有限元方法的可靠性

2.7 本章小结

第三章 应力场作用下晶内微裂纹的演化

3.1 引言

3.2晶内微裂纹的演化

3.3本章小结

第四章 电场下晶内微裂纹演化

4.1 引言

4.2电场下晶内微裂纹模型

4.3电场诱发多种质流下描述微结构演化的有限单元法

4.4有限元方法的可靠性

4.5数值计算和讨论

4.6本章小结

第五章 总结和展望

5.1 本文的主要工作和结论

5.2未来工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文