海水環(huán)境下高強鋼腐蝕疲勞裂紋擴展研究.pdf

1、海洋結(jié)構(gòu)物在海水環(huán)境中遭受著腐蝕和疲勞的雙重耦合作用，其損傷程度遠遠超過單一損傷。隨著深海油氣的開發(fā)，高強鋼材料在海洋工程上的需求日漸加速，其腐蝕疲勞裂紋擴展作為海洋結(jié)構(gòu)物全壽命周期健康評估的重要階段始終受學術(shù)界的廣泛關(guān)注。然而由于其機理復雜，現(xiàn)象多變，受環(huán)境、載荷、材料、溫度等諸多因素的共同作用，目前沒有學術(shù)界認可的機理和可行的工程化評估方法，因此，從其本質(zhì)出發(fā)，給出腐蝕疲勞裂紋擴展新模型尤為重要。腐蝕疲勞裂紋擴展速率受應力腐蝕開裂影

2、響嚴重，陽極溶解和氫致開裂是腐蝕環(huán)境對裂紋擴展加速的兩大本質(zhì)現(xiàn)象。
　　本文從氫致開裂的本質(zhì)出發(fā)，首先研究了氫致開裂的氫致局部望變理論(HELP)的實驗現(xiàn)象和經(jīng)驗公式以及算例驗證，然后通過數(shù)值模擬計算裂紋尖端氫濃度分布?？紤]氫擴散對其張力位移法則(TSL)法則參數(shù)的重要影響，采用內(nèi)聚力模型(CZM)，進行ABAQUS內(nèi)聚力單元裂紋擴展的數(shù)值模擬，得到不同氫濃度下的最大拉伸應力降幅比，由于材料在氫擴散的影響下，抵抗損傷的能力減弱，從

3、而加速裂尖單元損傷，進而提高了裂紋擴展速率。同時，本文考慮了陽極溶解在每次循環(huán)載荷作用后裂紋尖端的腐蝕量，將其與氫致開裂同時考慮，基于不同屈服強度的材料，對兩者的敏感度不同，合理給出了應力腐蝕開裂的相關(guān)表達式。最后，本文提出了腐蝕疲勞裂紋擴展新模型，考慮純機械疲勞裂紋擴散和應力腐蝕開裂兩者的耦合作用，在傳統(tǒng)的Paris疊加模型上，考慮了兩者的競爭關(guān)系，引入環(huán)境因子的概念，其與應力強度因子幅值和材料的斷裂韌性以及加載頻率等息息相關(guān)。在一定