腐蚀钢构件疲劳性能退化试验研究

论文摘要

由于各种各样的环境作用,钢结构也都普遍存在着腐蚀现象,从而导致钢结构的性能发生了变化,影响了结构的疲劳性能,这其中以局部腐蚀最为严重。论文开展腐蚀环境下疲劳性能研究,探讨钢材锈蚀后疲劳性能的退化规律,研究坑蚀对疲劳性能的影响,建立构件锈蚀后疲劳寿命的预测方法,其研究成果可以揭示在役钢结构潜在危险,为在役钢结构维修加固提供理论依据。论文以无涂层钢结构为研究对象,采用于湿交替、酸雾的复合法和恒温恒湿法进行快速腐蚀试验,并通过与自然腐蚀试件表面特性的对比发现,恒湿恒热箱法具有加速性、拟合性、重现性等优点,能满足室内快速腐蚀试验的要求。锈蚀试件锈蚀深度,锈坑形状、位置、数量都具有很大的随机性。论文借助粗糙度检测仪器,测试了锈蚀试件表面轮廓,利用分形理论解决了表面蚀坑的表征问题,对自然腐蚀和恒温恒湿箱法腐蚀试件表面特性进行了描述。通过结构函数法求得了腐蚀后试件分形维数,分别建立了自然腐蚀试件和恒温恒湿箱法腐蚀试件分形维数与锈蚀率、平均蚀坑深度、蚀坑深度方差之间的关系,得出了分形维数随着锈蚀率增大而逐渐减小。论文借助粗糙度检测仪,提出了均匀腐蚀和局部腐蚀计算方法,并建立与锈蚀率之间的关系。利用表征蚀坑表面特性的分形维数D,研究了D与疲劳寿命之间的关系,建立了一种新的疲劳寿命预测方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状及水平
• 1.2.1 腐蚀损伤机理
• 1.2.2 局部腐蚀规律
• 1.2.3 腐蚀疲劳损伤
• 1.3 本文研究的主要内容
• 参考文献
• 2 钢材腐蚀试验
• 2.1 腐蚀试验方法
• 2.1.1 自然环境试验
• 2.1.2 实验室环境试验
• 2.2 腐蚀试验
• 2.2.1 试件制备
• 2.2.2 试验设备
• 2.2.3 试验方法
• 2.2.4 试验结果
• 2.3 蚀坑检测
• 参考文献
• 3 腐蚀构件表面表征方法
• 3.1 表征方法的提出—分形理论
• 3.2 分形维数
• 3.2.1 分形维数与测度
• 3.2.2 分形维数
• 3.2.3 维数计算方法
• 3.3 腐蚀构件表面的分形特征—分形维数
• 3.3.1 分形维数
• 3.3.2 分形维数D值与蚀坑深度的关系
• 参考文献
• 4 疲劳试验
• 4.1 材性试验
• 4.1.1 材性标准试件
• 4.1.2 材性试验
• 4.2 试件表面特性
• 4.2.1 标准试件
• 4.2.2 试件表面特征
• 4.2.3 采样长度对分形维数D值影响
• 4.2.4 均匀腐蚀深度、局部腐蚀深度与锈蚀率的关系
• 4.2.5 分形维数D值与蚀坑深度、锈蚀率的关系
• 4.2.6 试件表面特征与腐蚀率之间关系
• 4.2.7 试验验证
• 4.3 疲劳试验
• 4.3.1 疲劳试验
• 4.3.2 结果分析
• 4.3.3 疲劳断口形貌分析
• 参考文献
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 硕士研究生期间参加科研项目