V disertaciji obširno obravnavamo mehanizme lokalizacije plastične deformacije v obsevanih polikristaliničnih materialih ter njihovo povezavo z nastankom napetostne korozije pod vplivom nevtronskega sevanja (angl. IASCC). Uvedemo nove teoretične in numerične izboljšave, s katerimi na osnovi teorije kristalne plastičnosti z gradientom deformacije (angl. SGCP) napovemo nastanek in razvoj drsnih ter pregibnih lokaliziranih deformacijskih pasov, ki so znani kot »čisti kanali«.
Predlagamo novo razširjeno teorijo SGCP, v kateri amplitudo gradientnega člena v izrazu za prosto energijo definiramo kot funkcijo lokalne deformacije, s čimer posredno zajamemo razvoj mikrostrukture. Tako uvedemo spremenljivo dolžinsko skalo, ki omogoča nadzor nad obliko in širino simuliranih pasov. S primerno izbrano odvisnostjo postanejo pasovi ne le regularizirani, temveč tudi konstantne širine, s čimer presežemo omejitve klasičnih modelov SGCP, kjer pri večjih obremenitvah opazimo širjenje pasov oz. izgubo lokalizacije plastične deformacije.
V okviru razširjene teorije SGCP predstavimo dva modela, ki se razlikujeta po izbranem gradientnem popravku proste energije. Model MicroSlip-SGCP regularizira oba tipa pasov, medtem ko model MicroCurl-SGCP regularizira le pregibne pasove. V obeh modelih podrobno preučimo, kako velikost kristalnih zrn, dolžinska skala in robni pogoji na mejah kristalnih zrn vplivajo na makroskopsko utrjevanje, mikroskopski razvoj dislokacij ter koncentracijo napetosti na kristalnih mejah.
Na podlagi lastne računske kode vzpostavimo učinkovit računski okvir, ki temelji na metodi hitre Fouriereve transformacije in omogoča hitro reševanje močno nelinearnih enačb znotraj razširjene teorije SGCP pri visokih ločljivostih računske mreže. Rezultate validiramo z analitičnimi rešitvami ter s komercialnim programom na osnovi metode končnih elementov. Simulacije pokažejo, da se pri pogojih MicroHard mehanske napetosti na kristalnih mejah močno povečajo, kar podpira hipotezo o nastanku medkristalnih razpok v okviru IASCC. Kvalitativno se rezultati ujemajo z eksperimentalnimi opažanji v obsevanih nerjavnih jeklih in cirkonijevih zlitinah.
|