力学季刊

作者：陈志鹏, 夏晓舟, 卢广达, 吕伟凡

关键词：非局部宏-微观一致相变模型；随相变的导温演化函数；键的临界相变热流；键的热流相变准则；非局部相变的有限元列式

结合非局部宏-微观一致损伤模型(Nonlocal Macro-Meso-Scale Consistent Damage Mode)和统一相场理论的基本思想，本文提出了一种非局部宏-微观一致相变的热力学模型(Nonlocal Macro-Micro-Scale Consistent Phase Transition Thermodynamic Mode, NMMP)，旨在突破传统相场方法中必须同时引入相场变量与温度变量进行双场耦合建模的局限性．该模型将任一点的微观结构抽象为一定范围内以该点为中心的轮毂状分布的键型体系，微观层面上，键的相态转变量由键方向的热流强度准则判定，其中键的临界热流由相态之间的相变能等效标定；宏观层面上，点的宏观拓扑相变量由其所有相连键的相态转变量加权平均获得，在此基础上，基于相变诱导的热导和热容等热学性能的动态适配行为，构建了随宏观拓扑相变量变化相适应的导温系数演化函数．接着，把建立的非局部宏-微观一致相变的热力学模型嵌入到有限元框架中，导出了相应的瞬态温度场有限元列式．通过与温度场-相变场相耦合的数值结果进行对比，验证了本文提出的NMMP模型的可靠性．所提的非局部宏-微观一致相变模型仅基于温度场演化，便于有效捕捉相变过程的热力学行为，为相变行为提供了更高效的模拟策略，也对微观结构的热调控设计提供了理论依据．

来源：2025年第4期

《力学季刊》期刊编辑部

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