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80岁院士50年专研 长期蠕变寿命预测

 草虫gg 2025-03-31
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金属材料蠕变基础理论与模型

Basic Modeling and Theory of Creep of Metallic Materials

Rolf Sandström,瑞典皇家工程院院士,瑞典皇家工学院教授,致力于金属结构材料蠕变基础理论研究已有50多年,是一位资深的蠕变科学家。该著作是他在80岁高龄时独立撰写完成。如今82岁的Sandström院士依然每天工作在科研一线。这部著作是他多年潜心研究的结晶,值得深入研读。

开源著作可免费下载,下载链接:

https:///10.1007/978-3-031-49507-6

推荐阅读英文原版,语言风格通俗易懂。


特色概述

  • 传统的蠕变经验模型包含了大量可调参数,虽然简便易用,但难以有意义地推广和应用于新系统。

  • 该著作汇编了基于基本物理原理的蠕变模型:不涉及可调参数,能够揭示蠕变失效机理,具有预测性和普适性。

  • 借鉴第一性原理计算和热力学相图计算方法,该著作提供了从微观结构演化到宏观性能的介观理论与模型。

  • 系统地阐述了基于蠕变原理的模型,有助于深入理解高温下材料变形的复杂力学。

  • 该开源著作旨在推进知识传播,促进学术交流和讨论,加速蠕变预测研究发展。

  • 该著作中也提出了蠕变基础理论研究中许多尚未解决的问题。


章节介绍
著作与作者简介
Rolf Sandström 院士的著作《金属材料蠕变基础理论与模型》,对初学者和资深研究学者都很友好。该书由Springer开源出版,可免费下载。
详情:《金属材料蠕变基础理论与模型》著作与作者简介
1. 蠕变基础理论模型的重要性
  • 尽管经验模型对描述现象有用,但过度依赖它们可能会产生对理解的虚假认知,无法做出准确预测或确定操作机制。
  • 蠕变基础理论模型:完全基于物理原理,具有科学推导。 不涉及可调参数,具有预测性和普适性。
  • 详情:蠕变基础理论模型的重要性
2. 稳态蠕变
  • 位错强化模型涉及:加工硬化、 动态回复、静态回复、位错的滑移、攀移和交滑移、应变诱导空位浓度增加等理论。

  • 详情:稳态蠕变

3. 应力应变曲线

  • 采用基本的位错蠕变模型,考虑了加工硬化和动态回复。详情:应力应变曲线

4. 初期蠕变

  • 初始位错密度较低,在初期蠕变阶段位错密度逐渐增加,直到达到稳态阶段的位错密度。详情:初期蠕变

5. 低应力指数蠕变

  • 扩散蠕变的历史与争议、位错蠕变与扩散蠕变、低应力下的初期蠕变、高达10亿倍的蠕变速率外推比例

  • 详情:低应力指数蠕变

6. 固溶强化

  • 当溶质原子的尺寸与基体原子的尺寸不同时,位错的移动变得困难,从而导致材料强度增加。

  • 除了原子尺寸不匹配,剪切模量的不匹配也对固溶强化产生影响。

  • 详情:固溶强化

7. 析出强化

  • 析出强化理论模型的研究总结:经验模型、能量壁垒模型、时间控制模型等。

  • 详情:析出强化

8. 冷加工与亚结构

  • 冷加工会显著增加蠕变断裂寿命,但同时也会显著减少蠕变断裂延展性。这主要归因于亚结构的变化。
  • 冷加工引起位错的极化,即相反符号的位错出现在亚结构对应的两端。
  • 详情:冷加工与亚结构
9. 晶界滑移

10. 蠕变孔洞化

  • 蠕变孔洞的形成和长大的理论模型与应用。详情:蠕变孔洞化

11. 蠕变疲劳
12. 加速蠕变
  • 加速蠕变阶段的机制:例如颗粒/亚结构粗化、孔洞化、位错密度变化和颈缩等。
  • 详情:加速蠕变
13. 蠕变延展性
  • 蠕变延展性通常可以用蠕变断裂伸长率或蠕变断裂时的截面收缩率来表示。
  • 详情:蠕变延展性
14. 蠕变断裂外推与预测
  • 核电站设计寿命为60-80年。用于贮存废弃核燃料的铜制容器设计寿命为10万。为准确、可靠的预测如此长时间的蠕变寿命,需借助蠕变基础理论模型。

  • 详情:蠕变断裂外推与预测


引文格式

Rolf Sandström, Basic Modeling and Theory of Creep of Metallic Materials, Springer, Cham, 2024. https:///10.1007/978-3-031-49507-6

开源著作可免费下载,下载链接:

https:///10.1007/978-3-031-49507-6

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