点蚀对高强度钢受压力学性能的影响研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:suntiger2009
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船舶结构由于长期暴露在恶劣的海洋环境中,不可避免的会发生腐蚀。腐蚀是导致船舶稳定性破坏的主要因素之一,会极大程度地降低结构的承载能力和变形能力,增加结构遭遇其他载荷作用发生破坏的风险。点蚀和均匀腐蚀是船舶两种典型的腐蚀形式,由于应力集中效应,点蚀对结构的影响要大于均匀腐蚀。点蚀的存在会造成结构脆化且变形能力降低,增加受压船体板发生屈曲破坏的可能。因此,能够准确的预测和判定受腐蚀船体板的失效模式与极限强度对延长船舶的使用寿命和保证船舶的安全性能有着重要的现实意义。本文选用船舶常用高强度钢材DH36为研究对象,以试验试样的受压结果为切入点,结合数值模拟方法进行验证与拓展,旨在研究板自身几何参数与点蚀的几何参数对其受压极限强度和失效模式的的影响。本文主要进行了以下几个方面的研究工作:(1)通过改变试验段的本身几何尺寸长度,宽度和厚度,探究完好试件受压失效模式和极限强度的影响因素,建立对应的数值模型进行结论的验证。(2)基于完好试件的两种失效模式,在不同的试件厚度基础上增加不同直径和深度的单点蚀坑,探究点蚀对于试件受压的弹性模量、屈服强度、极限强度与延性段长度的影响。(3)利用试验数据对比了四种常用的点蚀综合评价指标对点蚀致损钢材受压力学特性的评价能力,确定对力学性能最敏感的评价指标。根据试验数据回归出了体积损失率与弹性模量、屈服强度、极限强度和延性段长度力学性能的关系,借助钢材经典本构模型Ramberg-Osgood模型,以体积损失率为变量,提出并修正了不同的失效模式下点蚀致损DH36钢材的广义本构模型,该模型可预测在不同腐蚀程度下材料受压的强度失效的应力应变关系曲线和屈曲失效应力应变关系。(4)利用ABAQUS软件建立多点蚀钢板模型,探讨了横截面损失率、点蚀密集度、点蚀体积损失率何者更适合作为点蚀板的综合力学性能评价指标;分别研究了板的长宽比、点蚀的直径、深度对点蚀板受压屈曲强度的影响,并增加了九种不同点蚀分布,研究点蚀分布对于板受压力学性能的影响,验证了屈曲失效点蚀本构模型的适用性。
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