高强度合金材料氢致失效的弹塑性相场方法研究

相场方法是研究材料微结构演化过程的有力工具之一，在物理和材料学科取得了成功应用。然而，由于没有考虑塑性变形和动态裂纹扩展，目前的相场方法在力学学科特别是固体力学中应用较少。本项目通过建立考虑塑性变形和裂纹扩展的相场方法来研究高强度合金在不同环境条件下的氢致失效形态演化过程，对提高国防领域结构材料的安全性有重要意义。用弹塑性相场方法分析合金材料中的全场应力分布，并研究塑性区的出现对材料微结构演化的影响。发展能够描述裂纹问题的相场方法，用于研究氢化物颗粒生长所造成的裂纹形核、扩展、拐折和串连等复杂动态演化过程。基于所发展的相场方法实现金属氢化物颗粒形态演化与裂纹形核扩展真正意义上的耦合作用，以国防领域常用的钛、铝高强度合金为例，研究合金材料氢致失效机理。同时，本项目中相场方法高效高精度算法研究有助于发展材料微结构演化的模拟计算和仿真工具。