外加应力作用下UO2中空洞演化过程的相场模拟

• 作者: 姜彦博 柳文波 孙志鹏 喇永孝 恽迪
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 相场模拟 空洞演化 晶粒生长 外加应力
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质|CONDENSED MATTER: STRUCTURAL,MECHANICAL,AND THERMAL PROPERTIES
• 页码范围: 236-246
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20211440

摘要

本工作建立了外加应力作用下UO2中空洞演化的相场模型.首先,使用摄动迭代法求解了弹性平衡方程,对外加应力下单个空洞周围的应力分布进行了计算,结果表明空洞边缘有应力集中现象,模拟得到的应力分布和解析解一致.然后,利用相场方法模拟了不同外加应力下单个空洞的演化过程,结果表明随着外加应力的增大,空洞的生长速度加快.最后,研究了外加应力对多晶体系中晶粒长大和空洞演化的影响,结果表明,不同晶粒内的应力大小不同,应力越小的晶粒越容易长大,尺寸越大的空洞的边缘应力也越大.晶间空洞与弯曲晶界存在相互作用,一方面晶界附近的空洞会生长成透镜状,另一方面空洞对晶界也有钉扎作用,能减缓晶界的迁移.此外,外加应力会加速多晶系统中空洞的生长,并且本文计算得到了外加应力与空洞半径的关系,发现外加应力越大,空洞的生长越快.