随着国家现代化建设的进程和建筑技术领域的不断发展,钢结构因其自身优势被广泛应用,随之带来的钢结构耐久性问题引起人们的不断关注。由于服役的钢结构暴露在空气中,锈蚀问题及自身的裂纹缺陷不可避免,导致钢结构构件的断裂性能退化严重,加快了构件表面裂纹的失稳扩展,导致构件破坏,影响结构的安全。本文针对存在初始裂纹的钢结构材料,基于宏观断裂力学理论,以工业环境下使用多年的钢渣库走道梁为研究对象,采取试验探讨、理论分析和数值模拟相结合的方法展开讨论,主要内容包含以下几个方面:(1)采用锈蚀程度不同的Q235含裂纹钢材试件,开展了单调拉伸的基本性能试验,获取了各试件加载过程起始至断裂阶段的荷载-位移曲线、极限强度、断裂强度等力学性能指标;并对标准试件进行单调拉伸试验,通过名义应力-应变关系与真实应力-塑性应变关系的转变,拟合塑性区域曲线得到材料的本构关系。(2)基于三维扫描的表面形貌数据,通过ABAQUS有限元软件对拉伸试件进行模型重建,模拟得到拉伸试验试件的有限元模型,对比试验结果验证所建的准确性。有限元计算分析得到各试件在不同阶段裂纹尖端的断裂参量,即应力强度因子K和J积分,通过J积分和拉伸试件的力学性能指标确定材料的残余断裂韧度,建立残余断裂韧度关于锈蚀特征参量的退化模型。(3)针对裂纹尖端周围锈蚀程度及工况的影响,利用ABAQUS有限元软件,对均匀锈蚀及点蚀裂纹体构件进行单调拉伸数值模拟,深入研究裂纹尖端处不同锈蚀特征参量和力学性能指标对钢材断裂性能退化的影响。通过分析裂纹尖端的应力场应变场强度的断裂参量,计算不同锈蚀模型的残余断裂韧度,建立断裂准则,得到残余断裂韧度关于裂纹尖端点蚀坑的半径、深径比、残余厚度及净截面面积等锈蚀参数的退化模型和规律,并比较了点蚀损伤参量对锈蚀试件断裂性能退化的影响。