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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。