Page 47 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

47

Чисельне моделювання процесів взаємодії водню з деформованими

металами найчастіше реалізують на основі методу скінченних елементів [29, 60,

68, 84]. У таких моделях спочатку визначають НДС конструкційного елемента,

після чого поля гідростатичних напружень і пластичних деформацій

використовують як вхідні дані для розрахунку дифузії та пасткування водню [29,

60, 68]. Такий підхід дозволяє враховувати складну геометрію конструкції,

наявність дефектів, реальні граничні умови та неоднорідність механічних полів.

Особливо важливим є застосування МСЕ для аналізу зон біля тріщин, де

просторові градієнти напружень, деформацій і концентрації водню є найбільш

вираженими [29, 60, 68, 84].

У літературі також розвиваються зв’язані механіко-дифузійні моделі, у

яких НДС впливає на транспорт водню, а концентрація водню, у свою чергу,

може змінювати механічну поведінку матеріалу [29, 60, 68, 84]. Такі підходи

застосовують для моделювання водневого окрихчення, росту тріщин під дією

водню, зниження когезійної міцності, локалізації пластичної деформації та

розвитку пошкоджуваності [16, 18, 29, 63, 65, 68, 90, 124].

Залежно від прийнятого механізму руйнування моделі можуть базуватися
на концепціях воднево-підсиленої локалізованої пластичності, воднево-

послабленої когезії, когезійних зонах, континуальній механіці пошкоджуваності
або фазово-польових підходах [16, 18, 29, 63, 65, 83, 90, 124].

Для задач оцінювання довговічності трубопровідних сталей важливим є
поєднання моделей перенесення водню з підходами механіки руйнування [29, 60, 68,

84]. У цьому випадку необхідно не лише визначити розподіл водню в околі дефекту,

а й оцінити, як концентрація водню впливає на характеристики тріщиностійкості,

порогові параметри росту тріщини, критичні значення КІН та швидкість втомного

руйнування [16, 18, 63, 65, 68, 84]. Саме такий зв’язок між локальною

концентрацією водню та параметрами руйнування є основою для прогнозування

залишкової довговічності трубопроводу з тріщиноподібним дефектом.

Отже, аналіз літературних джерел свідчить, що математичне моделювання

взаємодії водню з деформованими металами розвивається від простих