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2020-03-18 17:43 |
腐蚀仿真软件及应用分享
软件背景 1、研究背景：腐蚀是指金属材料受环境介质的化学、电化学和物理作用引起金属的破坏现象。
2、腐蚀造成的危害性主要表现在三个方面：
a 造成国民经济的巨大损失
b 造成重大事故和严重的环境污染
c 对生命财产构成危害
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研究方法:
一、传统方法：理论方法、经验方法
a 、通过对比金属的极化数据来判断金属的耐蚀性
b 、通过类似的项目经验结果来判断金属的耐蚀性
二、试验方法：盐雾试验、湿热试验
a 、GB/T 10125-2012 人造气氛腐蚀试验-盐雾试验
b 、GJB 150.11A-2009 军用装备实验室环境试验方法第11部分 盐雾试验
c 、GJB 150.9A-2009 军用装备实验室环境试验方法第9部分 湿热试验
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三、仿真计算方法
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开发流程：
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软件介绍 软件开发：二十一世纪初，美国国防部空军“SBIR计划”与比利时Elsyca公司合作研究F18战斗机腐蚀防护问题，并成功开发腐蚀仿真软件CorrosionMaster。
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仿真流程
A、CAD建模
可将设备的全尺寸数模输入到腐蚀仿真软件，数模需考虑搭接、焊接、紧固件、缝隙、泥浆包埋区、浸水、排水区、防护层、密封等因素，结合软件内置的结构分析程序，识别数模中容易发生腐蚀的部位；仿真软件在自动划分网格的过程中，将该部位进行逐一标识。
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B、环境数据库
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微观和宏观数据：
微观环境数据：作为腐蚀仿真的计算输入；
宏观环境数据：将宏观气象参数转换为微观环境数据。
微观环境数据：
薄液膜厚度、薄液膜电导率、氧浓度、氧扩散系数；
宏观环境数据：
温度、相对湿度/温度、大气压力等；
C、材料数据库
a.物化数据 ：摩尔质量、密度、化合价、电阻率等；
b.极化曲线：通过线性伏安法测定材料的极化曲线；
c.镀层数据：镀层种类、厚度以及镀层的极化曲线；
d.涂层数据：涂层老化系数，如不同时间段涂层厚度等信息；
可对金属、合金、镀层系统、涂层系统进行仿真模拟计算。
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测定材料的极化数据后，利用前处理软件CurveAnalyzer进行极化数据解析，建立材料数据库。
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软件组成：CorrosionMaster主要功能是评估金属结构的电化学腐蚀的风险，包括均匀腐蚀、电偶腐蚀和缝隙腐蚀，辅助优化产品防腐蚀设计。目前Elsyca CorrosionMaster 由三个功能模块组成：前处理器CurveAnalyzer、求解器CorrosionMaster和 后处理器XPlorer。
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A、CurveAnalyzer-前处理器
CurveAnalyzer是CorrosionMaster的前处理模块，用来解析金属极化曲线。
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B、CorrosionMaster——求解器
计算采用有限元计算方法，自动划分网格；
具备均匀腐蚀、电偶腐蚀和缝隙腐蚀仿真计算功能；
依时计算功能，随时间变化可设置不同腐蚀环境；
仿真腐蚀后结构形貌。
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C、XPlorer——后处理器
仿真结果的三维云图分析，导出仿真报告与腐蚀形貌，并能视频展示腐蚀随时间的变化情况。
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案例介绍
一、F18战机腐蚀仿真
美国国防部SBIR项目组阶段验收：
Corrosion Master可以准确预测腐蚀风险、计算腐蚀速率，找到“ hot spots”。 计算结果与现役机型腐蚀状态对比高度吻合。
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二、美国TFT公司消防阀腐蚀仿真
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可根据仿真需要设置不同的网格大小，根据用户设置软件将自动进行网格划分。
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借助Elsyca CorrosionMaster计算自来水与盐水环境下的腐蚀（腐蚀速率CR um/d）：盐水腐蚀速率高20-30倍
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TFT公司项目结论：
1、“软件模拟出铝轴上的电偶腐蚀与实际经验完全 吻合。”
2、“该软件可以模拟出精确的结果。电化学腐蚀最 严重的区域与软件模拟结果所表明的区域完全吻 合。”
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