美国UNL研发出首例腐蚀预测模型
2015-03-27 14:29:50 作者:李玲珊来源:

  Nebraska-Lincoln大学的工程师们已经成为第一个开发出腐蚀预测模型的团队,这一模型可以看穿腐蚀的表面,更好地预测其蔓延态势。

 

  研究员们称,该模型独特的功能使得工程师们可以更加准确地预测毁灭性结构失效,做出更好的设计,使材料更不易受到这蔓延开来的问题的影响。

 

  这一新的模型模拟了点状腐蚀的速率和剖面,点状腐蚀是一种格外有说服力的损坏形式,而且很难察觉到,最终可能引发整个结构的坍塌。

 

  最典型的情况是,腐蚀伴随着物体表面和液体溶液(如水)之间的化学作用而发生。就像它名字说的那样,点状腐蚀特别地产生许多小洞,这些小洞可以从里到外地危害结构完整性。
 

  Nebraska-Lincoln大学Ziguang Chen 和Florin Bobaru(从左向右依次为)的研究
已经创造出一种新的模型,能够更好地预测腐蚀的影响。这一研究成果发表在2015年2月27日
Journal of the Mechanics and Physics of Solids的网络线上版本中。

 

  模型的共同创造者和机械材料工程教授Florin Bobaru说:“如果你能够模拟一个过程,那是非常好的第一步,尝试改善一种材料或结构的设计。一旦你有那样的理解,你可以说‘我知道这一片已经被腐蚀,但是它将会再维持2年’或者‘我最好下个月就换掉它,因为有条裂缝很可能会彻底裂开,从而破坏整个结构’。”

 

  在将该模型公式化的过程中,Florin Bobaru教授和博士后研究员Ziguang Chen调查了已有的单面组件的腐蚀实验数据,其中包括金属线。然后他们再根据他们的模型对参数进行校准,最后发现腐蚀破坏的模拟结果和实验结构十分相似。

 

  经过修改模型的数学公式和相关代码,Florin Bobaru教授和博士后研究员Ziguang Chen详述了这一模型,可以复制二维或三维结构的腐蚀情况。这个团队开发出的这个模型不仅可以应用于金属材料,也可以应用于非金属材料,不仅可以捕获钢柱上锈蚀的发展情况,也可以捕获混凝土街道上坑坑洼洼的演变进程。

 

  Florin Bobaru教授说:“为了尝试模拟这种情况,人们已经努力了很多年,但是进行得并不顺利,因为很难追踪腐蚀溶液和固体材料的界面是如何随时间而变化的。”

 

  据Florin Bobaru教授称,事情进展得不顺利,一部分归因于对那个界面的错误理解,之前的研究通常将之视为一层膜,将原始的金属表面和腐蚀性溶液分隔开。