局部銹蝕鋼材低周疲勞性能的試驗研究與理論分析.pdf

1、疲勞是結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一，疲勞破壞也是工程中非常普遍的現(xiàn)象。實際鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在服役過程中往往會受到強(qiáng)風(fēng)、地震、車輛等重復(fù)荷載的作用，這些重復(fù)荷載可能會導(dǎo)致鋼構(gòu)件疲勞破壞的發(fā)生。另一方面，鋼結(jié)構(gòu)工作離不開一定的工作環(huán)境，大氣腐蝕環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)極易發(fā)生銹蝕。已有研究表明:鋼材銹蝕（尤其是因不均勻銹蝕而產(chǎn)生的局部銹蝕坑）對其疲勞性能的影響尤為顯著。因此，本文主要研究局部銹蝕對鋼材疲勞性能的影響。
　　論文在考慮局部蝕坑深度和縱向長度兩

2、個因子的基礎(chǔ)上，設(shè)計了三組24個試件。結(jié)合相關(guān)研究成果和本文的試探性試驗結(jié)果，提出了單個局部腐蝕坑的簡化表征方法。采用電化學(xué)加速銹蝕試驗方法，完成了24根鋼材試件的銹蝕試驗。試驗結(jié)果驗證了用法拉第定理計算通電時間以控制蝕坑尺寸的可行性。
　　采用軸向應(yīng)變控制方法，取應(yīng)變幅度為-0.1％～0.3％，對24根銹蝕試件和2根光滑試件進(jìn)行了低周疲勞試驗，分析了蝕坑二維尺寸對鋼材疲勞壽命的影響以及部分試件低周疲勞過程中的循環(huán)響應(yīng)特征。結(jié)果表

3、明:蝕坑的存在使鋼材的低周疲勞壽命急劇下降;蝕坑深度小于1.1mm時，疲勞壽命隨蝕坑深度的增加呈明顯的下降趨勢，超過1.1mm后，各試件的疲勞壽命維持在一個比較低的水平;在加載應(yīng)變幅較低時(＜0.3％)，Q235鋼材呈現(xiàn)循環(huán)軟化特性。
　　利用有限元方法探討了試件表面局部蝕坑的二維尺寸(dmax、Lx、dmax/Lmax)對應(yīng)力集中系數(shù)Kt的影響。研究發(fā)現(xiàn):蝕坑深徑比在dmax/Lmax＜0.5的范圍內(nèi)時，kt隨dmax/Lmax