本申请拟从宏观、位错和原子三个层次上研究应力腐蚀，以及各个层次间的跨尺度关联，探讨微观过程和宏观规律之间的内在联系。在宏观层次上利用流变应力差值法研究膜致附加应力及其与应力腐蚀敏感性的关系，氢对附加应力的影响，得到氢对应力腐蚀的定量贡献；在位错层次上把应力腐蚀厚试样的裂尖部分制备为薄膜试样，利用透射电镜研究阳极溶解型、氢脆型和混合型应力腐蚀裂尖形貌，研究厚试样与薄膜试样的异同，探讨裂尖钝化膜和位错组态及应力腐蚀微裂纹三者间的关系；在原子层次上利用电化学扫描隧道显微镜对铜单晶的应力腐蚀过程进行研究，原位跟踪观察应力腐蚀过程中裂尖原子组态的变化以及与裂纹扩展的关系；利用三维分子动力学模拟铜单晶应力腐蚀时的腐蚀膜附加应力，以及该附加应力对位错发射、裂纹形核的影响；研究三个层次间的跨尺度关联性，提出反映微观过程与宏观规律相对应的应力腐蚀机理，为新材料的环境适应性设计提供理论基础。

应力腐蚀机理就是滑移-溶解理论。它可以简单地归结为四个过程，这就是滑移-膜破-阳极溶解-再钝化。这一机理所提出的基本概念广为多数人接受。但是，滑移-溶解机理只能很好地解释沿晶断裂的应力腐蚀，而对穿晶型断裂如奥氏体不锈钢的氯脆，却遇到了很大困难。因为穿晶断裂型的应力腐蚀，其断裂表面不是在滑移面上，断裂具有类似解理的特征。

防止应力腐蚀的办法要视具体的材料-介质而定。例如低碳钢容易产生碱脆和硝脆。在锅炉的铆接和焊接部位，少量的渗漏使溶融的盐形成局部高浓度的苛性钠，易产生碱脆。对于碱脆就要时时注意锅炉用水处理，减少PH值或加入强氧化剂使钢表面钝化，加入一些抑制剂如硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐都可减缓应力腐蚀，也可用阴极保护的办法。而对于硝脆则正相反，要增加溶液的PH值，或加入苛性钠等碱性物质延缓应力腐蚀，当然，从电化学防护来说也可用阴极保护。对奥氏体不锈钢的氯脆，首先从合金的成分加以改进，如从低镍的18-8型(304、302型)改变成高镍并加钼的316型，进而采用A F的双相钢。对奥氏体不锈钢也要特别注意冷变形或者焊接后的去除应力处理。2100433B

针对大跨度斜拉桥风致灾变研究中亟待解决的基础性问题，从理论分析、数值模拟、试验研究和现场测试、工程应用四个方面，深入研究强（台）风场作用下大跨度斜拉桥的动力学行为、损伤破坏演化机理及其过程，主要包括：1) 揭示大跨度斜拉桥的多尺度物理机制及其耦合机理，建立强（台）风场作用下大跨度斜拉桥基于物理的、一体化的动力行为描述与分析方法；2) 研究大跨度斜拉桥在强（台）风场作用下材料尺度的损伤演化行为及损伤累积效应，揭示损伤演化从材料尺度向构件尺度发展的机理和特性，在此基础上研究构件尺度的损伤演化规律及其失效破坏机理；3) 研究大跨度斜拉桥构件尺度破坏与整体结构尺度破坏之间的关系，建立大跨度斜拉桥风致灾变破坏的预测方法，并将研究成果进一步应用于国家重点工程苏通长江大桥的结构整体状态预警系统。. 本项目内容是重大工程结构损伤积累、健康监测与安全评定研究中亟待解决的核心问题，具有重要的学术价值。

本项目以能源与环境学科中几个典型的多尺度流动、传热与传质工程问题为结合点，以本团队上一个重点基金研究结果为基础，着重开展多尺度数值模拟中一些关键数值问题的研究，并辅以必要的实验测定，发展有效的适用于流动、传热与传质问题的多尺度数值研究方法，构建高效稳定的多尺度计算体系。进一步揭示不同尺度上流动、传热与传质过程之间的耦合机制。在数值研究方面：构建了联系LBM及FVM的统一标量重构算子，并将其扩展应用到可压缩流动模拟中；采用LBM方法成功模拟核态沸腾模，克服了现有文献中能量方程处理中的一些欠妥之处；通过数值风洞确认了外掠楼宇与街区的流动存在与雷诺数密切相关及微弱相关的两个区域；并且提出了相对变化率5%作为确定与雷诺无关流动临界雷诺数的依据；实验研究方面：基于质子交换膜燃料电池、太阳能空气吸热器及大型湿热风洞的实验，发展相应的多尺度问题的实验方法，深入研究了其中所发生的多尺度现象的基本规律，为考核与完善所建立的多尺度模型和数值方法提供实验依据。 2100433B