腐蚀对D36钢力学性能及圆管应力集中的影响研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:michael047
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海洋环境中工作的工程结构会遭受腐蚀、疲劳、以及二者耦合的腐蚀疲劳作用。现有的研究成果大量集中在纯腐蚀或者纯疲劳作用,对腐蚀疲劳的研究远没有达到工程所需,而腐蚀疲劳寿命的准确评估对海洋工程应用有极大的价值。因此本文关于腐蚀-疲劳对海洋工程结构常用D36钢材力学性能的影响进行了阶段性的研究,主要研究内容如下。  首先,为了研究整体均匀腐蚀对D36钢材基本力学性能的影响。利用电化学腐蚀原理实现D36钢材标准试件的快速腐蚀,并对不同腐蚀程度的试件进行拉伸基本力学性能试验。结果表明:整体均匀腐蚀对屈服强度σs以及极限强度σb的影响不明显,对杨氏模量E有一定影响,对材料伸长率有明显的影响。并且分析了整体均匀腐蚀对钢材基本力学性能影响的机理。  其次,研究局部坑状腐蚀对D36钢材基本力学性能的影响。利用同样的方法实现了加速腐蚀和拉伸试验,以探究三维腐蚀坑的影响。试验表明,腐蚀坑呈半球状或者半椭球状。坑状腐蚀可以造成金属轴向刚度、名义屈服强度、名义极限强度线性衰减,伸长率指数衰减,但是对实际屈服强度、实际极限强度和强屈比影响很小。  再次,将上述两种腐蚀对材料力学性能作对比,发现两种腐蚀都对实际屈服强度和实际极限强度的影响不大。两种腐蚀都可影响伸长率,相比而言坑状腐蚀对伸长率的影响更大。其中的原因是伸长率的影响因素主要是应力集中,整体均匀腐蚀造成的应力集中程度有限,而局部坑状腐蚀则对应力集中有较大的影响。  最后,分析海洋工程事故,发现疲劳破坏断口常常伴随有应力集中。本文通过ANSYS有限元工具模拟了一段真实大小的导管架的圆管在不同尺度的腐蚀坑影响下受拉力作用的应力分布情况,探索了腐蚀坑的三个参数与应力集中的关系。
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