网壳等空间结构具有结构形式灵活、外形美观等优点,其应用越来越广泛。随着使用年限的增加,腐蚀会使空间结构的力学性能出现不同程度的劣化,相较于其他腐蚀,点蚀是一种常见的剧烈的腐蚀形态,其对结构安全尤为有害。因此,圆钢管作为网壳等空间结构的主要构件,研究圆钢管点蚀构件力学性能的劣化意义深远。本文基于真实腐蚀数据统计规律,建立随机点蚀圆钢管构件有限元模型,分析轴拉、轴压、剪力作用下随机点蚀圆钢管构件力学性能的劣化规律,提出相应力学性能劣化的实用计算方法。本文主要内容及结论如下:1.根据真实腐蚀相关统计规律,建立以蚀孔形状、蚀孔尺寸和蚀孔位置为主要内容的随机点蚀数值模型。通过Matlab编程获取随机点蚀数值模型数据,并将其编制成APDL语言,最终采用ANSYS有限元软件建立随机点蚀圆钢管构件有限元模型。2.点蚀构件端部施加轴拉作用,分析随机点蚀圆钢管构件弹性模量、屈服强度和极限强度的劣化规律,提出随机点蚀圆钢管构件弹性模量、屈服强度和极限强度的劣化分析方法。分析表明,轴拉作用下,采用均匀点蚀考虑随机点蚀构件力学性能的劣化偏于不安全;最大截面损失率可定量评估点蚀构件屈服强度和极限强度的劣化,锈蚀率可定量评估点蚀构件弹性模量的劣化。进而结合最大截面损失率与锈蚀率拟合函数关系式和锈蚀率的时变模型,给出轴拉作用下极限强度劣化系数、屈服强度劣化系数、弹性模量劣化系数的实用计算公式。3.点蚀构件端部施加轴压作用,分析轴压作用下随机点蚀圆钢管构件弹性模量和不同阶段屈曲荷载的劣化规律,提出随机点蚀圆钢管构件稳定的劣化分析方法。分析表明,轴压和轴拉作用下点蚀构件弹性模量的劣化规律相同;锈蚀率可定量评估点蚀构件弹性阶段和弹塑性阶段屈曲荷载的劣化、正则化长细比可定量评估点蚀构件塑性阶段屈曲荷载的劣化。进而结合钢结构设计规范中稳定的设计公式,给出轴压作用下点蚀构件稳定的实用设计公式。4.点蚀构件端部施加剪力作用,分析随机点蚀圆钢管构件剪切模量和剪切强度的劣化规律,提出随机点蚀圆钢管构件剪切模量和剪切强度的劣化分析方法。分析表明,剪力作用下,采用均匀点蚀考虑随机点蚀构件力学性能的劣化偏于不安全;最大截面损失率可定量评估点蚀构件剪切强度的劣化,锈蚀率可用于点蚀构件的剪切模量劣化的评估。进而结合最大截面损失率与锈蚀率的指数关系和锈蚀率的时变模型,给出剪力作用下剪切模量劣化系数和剪切强度劣化系数的实用计算公式。本文主要创新点:1.建立基于真实腐蚀数据且易于推广应用的随机点蚀数值模型和随机点蚀圆钢管有限元模型。2.提出基于随机点蚀有限元模型的点蚀构件力学性能劣化分析方法。