计算机在材料科学领域的应用日益广泛,利用计算机对工程实际中移动界面异质材料服役时的组织分布、应力场和预期寿命进行数值模拟和计算,为材料检测及失效分析提供科学依据,对于最大限度发挥材料潜力、延长材料使用寿命和保证安全生产有着重要意义。 本文通过对移动界面异质材料的典型实例—乙烯裂解炉管的典型工况的分析,针对HK40和HP两种不同材质的炉管,采用有限元法建立了炉管运行时渗碳、蠕变共同作用下的时变应力场模型,计算了不同服役时间时炉管的碳浓度、应力场及寿命分数。该模型可以用来分析炉管失效的原因,预测炉管的损伤程度及剩余寿命,为炉管损伤分析和及时更换炉管提供科学依据。 考虑到Fortran语言在科学计算中、VC++在可视化方面及OpenGL在图形显示方面的显著优势,本文采用Fortran、VC++和OpenGL混合编程的方法对程序的后处理作了初步探讨。以图形的方式形象、直观的显示出炉管服役过程中任意时刻的碳浓度分布、应力场及寿命损伤分数。 本文处理炉管损伤过程的计算模型,可以推广到具备此类性质的移动界面异质材料的计算中,为工业上众多的复杂服役情况下的异质材料的模拟开辟思路。本文混合编程方法的实现也为进一步完善程序奠定了基础。另外,此法还使得能再次利用先前的科学研究中人们积累的大量成熟的Fortran程序,避免了重复编程和资源浪费,使其在现代的快速开发工具中再次焕发生机。