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基于全耦合连续损伤模型的30CrMo高强钢氢致断裂有限元模拟
1
作者
李云龙
王为庆
《机械工程材料》
北大核心
2025年第5期105-114,共10页
采用氢扩散耦合弹塑性变形模型结合梯形张力位移法则,将氢致弱键氢脆机制引入内聚力单元中,建立了考虑氢扩散-机械变形与内聚力关系的全耦合连续损伤模型,模拟了30CrMo高强钢紧凑拉伸(CT)试样在含氢状态下的脆性断裂行为,并与试验结果...
采用氢扩散耦合弹塑性变形模型结合梯形张力位移法则,将氢致弱键氢脆机制引入内聚力单元中,建立了考虑氢扩散-机械变形与内聚力关系的全耦合连续损伤模型,模拟了30CrMo高强钢紧凑拉伸(CT)试样在含氢状态下的脆性断裂行为,并与试验结果进行了对比。结果表明:模拟得到CT试样的载荷-位移曲线和试验结果基本吻合,最大断裂载荷的相对误差在5%左右,说明建立的模型可以模拟30CrMo高强钢的氢致断裂行为。模拟得到静水应力梯度是晶格氢扩散主要驱动力,塑性应变是陷阱氢扩散的主要因素;当初始氢分子浓度较低(2.084×10^(12) mm^(-3))时,陷阱氢是30CrMo钢脆化的主要氢源;当初始氢分子浓度较高(4.739×10^(15) mm^(-3))时,晶格氢是裂纹尖端脆化的主要氢源;随着初始氢分子浓度的增加,晶格氢在裂纹尖端的富集程度增大,内聚力强度降低因子降低,内聚力单元强度降低,使得内聚力单元在较低应力状态下发生失效,裂纹萌生并扩展。
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关键词
30CrMo高强度钢
氢
脆
紧凑拉伸试样
内聚力
氢致弱键理论
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职称材料
题名
基于全耦合连续损伤模型的30CrMo高强钢氢致断裂有限元模拟
1
作者
李云龙
王为庆
机构
桂林航天工业学院能源与建筑环境学院
桂林航天工业学院机电工程学院
出处
《机械工程材料》
北大核心
2025年第5期105-114,共10页
基金
广西自然科学基金资助项目(2025GXNSFAA069469)。
文摘
采用氢扩散耦合弹塑性变形模型结合梯形张力位移法则,将氢致弱键氢脆机制引入内聚力单元中,建立了考虑氢扩散-机械变形与内聚力关系的全耦合连续损伤模型,模拟了30CrMo高强钢紧凑拉伸(CT)试样在含氢状态下的脆性断裂行为,并与试验结果进行了对比。结果表明:模拟得到CT试样的载荷-位移曲线和试验结果基本吻合,最大断裂载荷的相对误差在5%左右,说明建立的模型可以模拟30CrMo高强钢的氢致断裂行为。模拟得到静水应力梯度是晶格氢扩散主要驱动力,塑性应变是陷阱氢扩散的主要因素;当初始氢分子浓度较低(2.084×10^(12) mm^(-3))时,陷阱氢是30CrMo钢脆化的主要氢源;当初始氢分子浓度较高(4.739×10^(15) mm^(-3))时,晶格氢是裂纹尖端脆化的主要氢源;随着初始氢分子浓度的增加,晶格氢在裂纹尖端的富集程度增大,内聚力强度降低因子降低,内聚力单元强度降低,使得内聚力单元在较低应力状态下发生失效,裂纹萌生并扩展。
关键词
30CrMo高强度钢
氢
脆
紧凑拉伸试样
内聚力
氢致弱键理论
Keywords
30CrMo high-strength steel
hydrogen embrittlement
compact tensile specimen
cohesive force
Hydrogen-Induced Bond Weakening theory
分类号
TG142.24 [金属学及工艺—金属材料]
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职称材料
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作者
出处
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1
基于全耦合连续损伤模型的30CrMo高强钢氢致断裂有限元模拟
李云龙
王为庆
《机械工程材料》
北大核心
2025
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