买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：中国海洋大学

摘要：本发明公开了一种外力作用下海工装备腐蚀缺陷动态生长的双向耦合仿真方法。主要包括：通过电化学和拉伸实验获取仿真所需的基础数据。构建异种金属接触时腐蚀缺陷电偶腐蚀模型。建立公式实现应力对电化学腐蚀的影响研究，计算外力作用下不同时间尺度腐蚀行为的变化。结合氧化膜厚度计算力学损伤随时间的变化规律，根据腐蚀缺陷形状对应力分布情况进行仿真分析，结合应力集中系数评价应力损伤的严重程度。最后，实现外力作用下力学与电化学的双向耦合。本发明能够预测海洋工程装备表面腐蚀敏感位置，预测腐蚀缺陷的动态生长过程，评估腐蚀缺陷处的力学损伤情况，为海工装备失效风险预测提供理论支持，同时优化海工装备材料及结构设计。

主权项：1.一种外力作用下海工装备腐蚀缺陷动态生长的双向耦合仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过电化学工作站测试金属材料的开路电位和极化曲线，获取模拟仿真所需的基础电化学数据，所述基础电化学数据为阴阳极反应的交换电流密度和平衡电位；步骤2，通过拉伸试验机对金属材料进行拉伸测试，获取材料的力学基础数据，所述力学基础数据为应力应变曲线，其特征是，所述步骤2还包括：在仿真软件中建立插值函数，并将拉伸实验获得的应力应变曲线数据导入，其中应变为自变量，应力为因变量；步骤3，构建异种金属接触时腐蚀缺陷产生和发展的电偶腐蚀模型，利用二次电流分布场描述电化学腐蚀的传质过程，通过变形几何物理场结合瞬态计算描述电偶腐蚀的阳极溶解过程，其特征是，所述步骤3具体包括：1在二次电流分布电极表面的参数设置中，输入电化学参数，以此模拟电偶腐蚀动力学过程，电偶腐蚀界面动态变化采用服从任意拉格朗日-欧拉方程的变形几何场进行计算，以此跟踪电偶腐蚀阳极溶解过程；2仿真的电偶腐蚀动力学过程通过零阻电流计测试的电偶电流密度进行验证；步骤4，构建外部荷载作用下，涂层缺陷处的应力分布，建立公式实现应力对电化学腐蚀的促进或抑制作用，计算外力作用下不同时间尺度腐蚀行为的变化；利用固体力学物理场计算结构件缺陷处的VonMises应力，通过Gutman理论计算VonMises应力对电化学反应阴阳极平衡电位和交换电流密度的影响，其特征是，所述步骤4具体包括：1基于结构件的实际受力建立几何模型；2根据硬化函数公式构建变量公式，在塑性子节点进行调用硬化函数公式，确定结构件所受边界载荷和固定约束；3在变量节点构建Gutman公式并在二次电流分布-电极表面-平衡电位节点对原参数进行修正，之后重新进行稳态和瞬态计算；4根据上述所构建的Gutman公式完成力学对电化学腐蚀的影响结果计算，结合阳极溶解变形公式，利用瞬态物理场计算时间尺度下力学对腐蚀场的影响变化；步骤5，结合氧化膜厚度计算力学损伤随时间的变化规律，对不同时间尺度下计算的腐蚀缺陷进行应力分布反向计算，并结合应力集中系数评估应力损伤的严重程度，其特征是，所述步骤5具体包括：1结合阴极反应的扩散规律，通过数值计算得到了不同时间尺度的阳极氧化层的厚度；2根据氧化层的厚度与平均面积应变的关系，对线弹性材料进行损伤建模，直观地预测腐蚀对结构裂纹出现和发展的影响规律；3用理论应力集中系数Kt表示应力集中的严重程度，实现腐蚀对力学场的影响变化；4在后处理模块编辑应力集中系数公式，完成对应力集中系数的计算；步骤6，实现外力作用下力学与电化学的双向耦合，导出计算结果，包括：结构件腐蚀电位、腐蚀电流密度分布，腐蚀缺陷的生长情况、应力分布情况及力学损伤的变化情况。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国海洋大学 一种外力作用下海工装备腐蚀缺陷动态生长的双向耦合仿真方法