316不锈钢储氢罐Hugoniot状态与Mie-Grüneisen状态方程的分子动力学研究

摘要整理

为促进氢能的推广和发展，采用多尺度冲击技术（MSST）与分子动力学（MD）模拟相结合的微观模拟方法，研究了316不锈钢储氢罐在Hugoniot状态下的Mie-Grüneisen状态方程。对单晶（SC）和多晶（PC）316不锈钢模型施加冲击速度为6~11 km/s的一系列冲击波，获得Hugoniot数据。验证了Fe-Ni-Cr嵌入原子势（EAM）的准确性。系统讨论了Hugoniot曲线、冷曲线、Grüneisen系数（γ）及Mie-Grüneisen状态方程的特征。在压力-能量-比容（P-E-V）三维曲面中，Mie-Grüneisen状态方程呈现凹陷特性。单晶和多晶计算结果的最大误差约为10%。研究表明，在强动态载荷作用下，316不锈钢的晶粒效应较弱，冷态下晶粒的影响随体积压缩比增加而增大。该研究为高压储氢装置的安全性评估和材料选择提供了理论基础。

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