腐蝕致金屬結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化研究.pdf

1、金屬材料由于具備優(yōu)良的力學(xué)特性而被廣泛的應(yīng)用于重大工程中，但它們很容易受到服役環(huán)境的影響。在服役環(huán)境下，由于材料元素和環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生的化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)，在金屬結(jié)構(gòu)表面容易形成大量隨機(jī)的半橢球形或半球形的腐蝕坑，形成一層氧化膜，這些腐蝕坑在外界載荷作用下會(huì)形成應(yīng)力集中并伴有微裂紋產(chǎn)生，相鄰裂紋在疲勞載荷作用下會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的相互作用并發(fā)生貫通，從而形成一個(gè)主裂紋，主裂紋繼續(xù)擴(kuò)展將引起結(jié)構(gòu)破壞。針對(duì)結(jié)構(gòu)的這一破壞過程，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量關(guān)于

2、服役環(huán)境中結(jié)構(gòu)損傷形成與演化破壞的試驗(yàn)和理論研究。為了更好地理解服役環(huán)境下的金屬材料的力學(xué)性能退化機(jī)理，本文利用元胞自動(dòng)機(jī)方法，探索了金屬在服役環(huán)境下的腐蝕損傷演化機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)腐蝕原況到計(jì)算機(jī)模型的映射。最后，結(jié)合圖像處理技術(shù)和有限元法研究了腐蝕損傷對(duì)結(jié)構(gòu)完整性和應(yīng)力分布的影響，為研究服役環(huán)境下金屬結(jié)構(gòu)的退化機(jī)理提供理論依據(jù)。
　　 本文主要工作有：
　　 (1)采用元胞自動(dòng)機(jī)法模擬金屬腐蝕損傷演化的形成及擴(kuò)展過程，

3、首先建立元胞自動(dòng)機(jī)模型，定義演化規(guī)則，利用計(jì)算機(jī)編譯程序模擬金屬腐蝕產(chǎn)物膜生長行為，并探討了擴(kuò)散速率對(duì)腐蝕產(chǎn)物膜生長行為和腐蝕前沿的影響。
　　 (2)本文通過對(duì)多種常用的腐蝕圖像處理算法逐一進(jìn)行對(duì)比，尋求找出腐蝕圖像處理的最優(yōu)算法流程。依次采用腐蝕圖像灰度變換、目標(biāo)輪廓邊緣檢測(cè)、幾何形貌特征提取與識(shí)別的算法實(shí)現(xiàn)腐蝕圖像的拓?fù)涮卣魈崛　?br>　　 (3)利用元胞自動(dòng)機(jī)模擬金屬腐蝕圖像并結(jié)合圖像處理技術(shù)，提取圖像中的腐蝕損傷信