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    Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://hdl.handle.net/10259/8921

    Título
    Explicit implementation of hydrogen transport in metals
    Autor
    Díaz Portugal, AndrésAutoridad UBU Orcid
    Alegre Calderón, Jesús ManuelAutoridad UBU Orcid
    Cuesta Segura, Isidoro IvánAutoridad UBU Orcid
    Zhang, Zhiliang
    Publicado en
    International Journal of Mechanical Sciences. 2024, V. 273, 109195
    Editorial
    Elsevier
    Fecha de publicación
    2024-07
    ISSN
    0020-7403
    DOI
    10.1016/j.ijmecsci.2024.109195
    Resumen
    Hydrogen embrittlement prediction demands a numerical framework coupling a damage model with local hydrogen concentration. The inherent nonlinearity in hydrogen-stress-damage interactions challenges convergence in implicit schemes. To address this limitation, we propose a novel chemical potential-based explicit formulation for simulating hydrogen transport in metals. Our approach exploits a heat transfer analogy, linking mechanical and hydrogen transport via inelastic energy as a heat source. By employing chemical potential rather than lattice concentration, our method eliminates the need for user-defined boundary conditions and hydrostatic stress gradient determination. We integrate a VUMATHT subroutine for diffusion modelling and a VUMAT subroutine for material behaviour, coupling stress and strain rates as a heat source for diffusion. Validating against a classical benchmark, we compare our explicit approach with hydrogen concentration-based methods in ABAQUS Standard and Comsol Multiphysics. Stability conditions are assessed for different mesh sizes and mass scaling densities and the capabilities of our approach are showcased for 3D simulations of notched tensile specimens. Our framework offers a novel and efficient pathway for integrating hydrogen transport with user-defined material behaviour, promising advancements in hydrogen-informed damage models.
    Palabras clave
    Hydrogen diffusion
    Coupled mechanical/diffusion modelling
    Explicit time integration
    ABAQUS subroutines
    Materia
    Ingeniería mecánica
    Mechanical engineering
    Ingeniería civil
    Civil engineering
    Materiales
    Materials
    Materiales de construcción
    Building materials
    URI
    http://hdl.handle.net/10259/8921
    Versión del editor
    https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2024.109195
    Aparece en las colecciones
    • Artículos UIC 163
    • Artículos GIE
    Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
    Documento(s) sujeto(s) a una licencia Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
    Ficheros en este ítem
    Nombre:
    Diaz-ijms_2024.pdf
    Tamaño:
    4.457Mb
    Formato:
    Adobe PDF
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