考慮腐蝕損傷的焊接構(gòu)件疲勞壽命評(píng)估方法研究.pdf

1、海洋環(huán)境極其復(fù)雜，海水中存在大量的氯離子，溶解氧等，金屬在海洋中極易發(fā)生腐蝕;海洋中的風(fēng)浪流等循環(huán)載荷作用在結(jié)構(gòu)上會(huì)引起疲勞問(wèn)題。船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)通常將在海洋環(huán)境中服役20年以上，不可避免地受到腐蝕和疲勞的共同作用。腐蝕疲勞是導(dǎo)致海洋環(huán)境中結(jié)構(gòu)破壞的主要因素之一，并且腐蝕疲勞破壞通常發(fā)生在結(jié)構(gòu)的焊接部位。
　　腐蝕疲勞累積損傷機(jī)理及其復(fù)雜，目前尚未有一種腐蝕機(jī)理可以解釋所有的腐蝕疲勞損傷現(xiàn)象。本文基于力學(xué)化學(xué)效應(yīng)理論，通過(guò)模型試

2、驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬，研究腐蝕疲勞損傷機(jī)理，并提出一種考慮腐蝕損傷的疲勞壽命評(píng)估方法。
　　首先，分析低碳鋼和低合金鋼的實(shí)海掛片試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用冪函數(shù)腐蝕模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下的腐蝕模型。
　　其次，基于力學(xué)化學(xué)效應(yīng)理論推導(dǎo)出考慮力學(xué)因素的腐蝕模型，根據(jù)彈性階段與塑性階段力學(xué)化學(xué)效應(yīng)作用機(jī)理，提出的考慮力學(xué)因素的腐蝕模型分為彈性段與塑性段。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)研究力學(xué)因素對(duì)腐蝕速度的影響規(guī)律，并采用考慮力學(xué)因素的

3、腐蝕模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，確定相關(guān)系數(shù)，得到考慮力學(xué)因素的腐蝕模型。
　　最后，通過(guò)有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬。建立焊接構(gòu)件的有限元模型，分別采用均勻腐蝕模型與均勻腐蝕模型對(duì)板厚進(jìn)行折減，提取熱點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算焊接構(gòu)件的腐蝕疲勞累積損傷。計(jì)算結(jié)果顯示新的腐蝕模型下結(jié)構(gòu)的腐蝕疲勞累積算上更加嚴(yán)重。
　　船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)中的焊接構(gòu)件處易發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，甚至可能產(chǎn)生塑性變形，力學(xué)化學(xué)效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致金屬腐蝕速度的增加，應(yīng)力越大腐蝕越嚴(yán)重。因