局部銹蝕鋼材低周疲勞性能的試驗(yàn)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(shí)際鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在服役過(guò)程中往往會(huì)受到強(qiáng)風(fēng)、地震、車(chē)輛等重復(fù)荷載的作用，這些重復(fù)荷載可能會(huì)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(kāi)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(duì)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(duì)鋼材疲勞性能的影響。
　　論文在考慮局部蝕坑深度和縱向長(zhǎng)度兩

2、個(gè)因子的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了三組24個(gè)試件。結(jié)合相關(guān)研究成果和本文的試探性試驗(yàn)結(jié)果，提出了單個(gè)局部腐蝕坑的簡(jiǎn)化表征方法。采用電化學(xué)加速銹蝕試驗(yàn)方法，完成了24根鋼材試件的銹蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了用法拉第定理計(jì)算通電時(shí)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(duì)24根銹蝕試件和2根光滑試件進(jìn)行了低周疲勞試驗(yàn)，分析了蝕坑二維尺寸對(duì)鋼材疲勞壽命的影響以及部分試件低周疲勞過(guò)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(shí)，疲勞壽命隨蝕坑深度的增加呈明顯的下降趨勢(shì)，超過(guò)1.1mm后，各試件的疲勞壽命維持在一個(gè)比較低的水平;在加載應(yīng)變幅較低時(shí)(＜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(duì)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(shí)，kt隨dmax/Lmax