核辐照条件下材料内部缺陷反应的连续统建模

发布时间：2022-01-02 23:30

　　理解辐照条件下材料内部缺陷的演化对设计和模拟抗辐照材料具有重要的意义。尽管微观和宏观尺度下的实验和计算模拟被学术界和工业界广泛研究,但建立联系微观和宏观尺度之间的跨尺度连续统模型仍然是学术界的难题之一。本文通过多尺度分析,推导了点缺陷在材料内部演化的尺度可分离特征。通过该特征,建立了晶界对点缺陷吸收作用的三尺度模型,通过解析求解不同尺度下点缺陷的演化方程和三尺度之间的渐进匹配,得到了晶界对点缺陷的等效模型,该模型揭示了晶界对点缺陷的部分吸收作用。一方面,通过该模型,本文估计了晶粒尺寸和材料吸收缺陷作用的估计;另一方面,结合连续位错动力学中位错的演化方程和通过位错表示的等效晶界模型,本文揭示了晶界在辐照条件下不对称的变形特征。此外,本文建立材料内部孔洞、气泡与点缺陷反应的多尺度模型。在该模型中,孔洞的演化被完全解耦为随时间演化的粗粒尺度下的均匀化模型和具有准静态特征的微观演化模型。针对微观模型,本文分析了微观演化中的关键参数和数学列式,建立基于微观计算模拟结果的机器学习模型。在宏观模型中,通过建立微观演化的等效均匀化模型,本文给出了长时辐照条件下孔洞、气泡的演化方程。基于该模型,本文分析... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 辐照条件下的缺陷的形成、演化和多尺度模型
    1.1 晶体材料缺陷简介
    1.2 辐照条件下晶体材料内缺陷的演化
    1.3 点缺陷演化方程在不同尺度下的特征
2 辐照条件下材料晶界演化模型
    2.1 无量纲化
    2.2 小尺度下点缺陷与位错演化的建模
    2.3 中间尺度
    2.4 不同尺度下的渐进匹配
    2.5 晶界的演化
3 辐照条件下材料晶界演化模拟
    3.1 多晶吸收点缺陷能力的估计
    3.2 晶界在长时辐照条件下的迁移
4 辐照条件下材料内部孔洞、气泡演化模型
    4.1 孔洞、气泡演化的数学列式
        4.1.1 孔洞成核
        4.1.2 孔洞、气泡的生长
        4.1.3 系统的力学响应
    4.2 晶界上的演化
        4.2.1 单胞问题的数学列式
        4.2.2 点缺陷/惰性气体原子的粗晶尺度均匀化描述
    4.3 跨尺度模型
        4.3.1 确定单胞问题中的待定系数
        4.3.2 均匀化模型中待定系数的确定
        4.3.3 宏观列式的封闭性
5 机器学习在核材料中的应用
    5.1 传统多尺度模型的局限性
    5.2 机器学习的基本思想和术语
    5.3 机器学习问题的明确
    5.4 通过量纲分析降低特征空间的维度
    5.5 数据生成
        5.5.1 数据生成的关键步骤
        5.5.2 晶界上单胞问题中数据的准备
        5.5.3 数据生成结果
        5.5.4 机器学习模型的选择
6 辐照条件下孔洞演化的数值模拟结果
    6.1 多尺度模型的总结
        6.1.1 晶体内部点缺陷的演化
        6.1.2 晶界上点缺陷/惰性气体原子的演化
        6.1.3 粗粒化尺度下的应力场
        6.1.4 孔洞、气泡的等效演化
    6.2 数值模拟结果和讨论
        6.2.1 数值参数选择
        6.2.2 算例验证
        6.2.3 不同因素对辐照损伤的影响
            6.2.3.1 晶体内部晶界的作用
            6.2.3.2 辐照强度的作用
            6.2.3.3 外载荷的作用
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3565098