断裂论文#10的讨论——寻找应力腐蚀的长度尺度

根据瑞典工厂监察局的报告，瑞典所有报告的与断裂有关的故障的主要部分是由于应力腐蚀。我想这或多或少是一个现实。与事故的联系可能是因为它没有预警，而且通常是在低得惊人的负荷下。仅仅一毫米大小的分解油脂就足以造成局部极度酸性的环境。在一个友好的环境中，设计师通常不会考虑这种可能性。

本文的论述内容为:

“含碳酸盐-碳酸氢盐溶液下埋地管道裂纹扩展模型的进一步研究”，《工程断裂力学》vol. 131 (2014) pp. 296-314。

建立了应力腐蚀开裂模型。断裂过程的主要特征是钝化氧化膜的反复断裂和愈合。当它完好无损时，它可以防止金属被腐蚀性环境溶解，当它破裂时，金属离子从表面逸出，从而裂纹扩大。裸露的金属表面暴露在空气和潮湿中，很快就会被一层新的薄氧化膜覆盖。为了跟上氧化速率，必须在裂纹尖端区域保持足够的应变速率。

研究了循环加载导致应力腐蚀开裂和机械疲劳的综合作用，取得了较好的结果。该模型成功地用于描述不同小组报告的几个实验结果的行为。

在ESIS审查号中。强调了了解裂缝过程长度尺度的重要性。本文完全理解了这一点。裂纹尖端被限制在KI控制下的一个点。为解决奇异应力场应变速率的确定问题，选择裂纹尖端前方近距离(几微米)的应变速率。这似乎是一种被更多的作者所接受的做法，精确的距离被认为是一个重要的参数。然而，我对实际选择的物理原因感到有点不确定。

是否可能没有长度标度同时与机械过程和化学过程相关?假设钝尖端的宽度是几微米，因为它是由KI给出的。我们也有一层几纳米的氧化膜覆盖在钝化的表面。几纳米的距离不太可能暴露在应变场的任何梯度中，因为有意义的距离是微米数量级。在这种情况下，薄膜厚度似乎无关紧要。金属的溶解发生在裂纹尖端周围，并保持裂纹的钝化。与力学状态相关的唯一长度尺度是由应力强度因子提供的，结果将是自相似的形状和裂纹尖端区域的恒定应力和应变场。

其结果是，裂纹扩展速率将与远程载荷无关。类似的情况可以在论文“q.j Peng et al.”中看到。《核材料杂志》324(2004)52-61”，在本文中被引用。图2测试3显示了几乎恒定的增长率，尽管远程负载几乎增加了一倍。

本文介绍了几微米的长度尺度。选择的相关性是什么?长度刻度总是必要的吗?

每斯塔尔