静载作用下含中心裂纹锈蚀钢板断裂性能退化机理与退化规律

发布时间：2024-07-04 18:39

　　以带中心裂纹的锈蚀钢板为研究对象,运用断裂力学的理论和参量,对锈蚀钢板断裂性能的退化机理与退化规律进行研究,建立了锈蚀钢材残余断裂韧度退化的经验模型.结果表明,锈蚀会导致应力强度因子的幅值增加,增大裂纹尖端应力场和位移场的强度,加速既有裂纹的扩展.对于未锈蚀模型和均匀锈蚀模型,裂纹尖端应力强度因子在厚度方向上从模型内部到模型表面逐渐减小;对于点蚀模型,裂纹尖端应力强度因子在厚度方向上从模型内部到表面锈坑底部逐渐增大.锈蚀还会影响J积分-荷载曲线,使J积分值更快达到其临界值,导致钢板断裂提前发生.断裂韧度退化的经验模型结果与断裂试验结果较为符合.

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【部分图文】：

图1断裂试验试件示意图(单位:mm)

试验中,用于制作拉伸试件的锈蚀钢板来自于一个使用多年的厂房车间走道梁.车间用于盛放废弃钢渣,常年处于高温、高湿、弱酸的恶劣环境中,钢梁锈蚀严重.试件为带中心I形裂纹的矩形钢板,尺寸见图1.裂纹的制备采取线切割方法,裂纹长度为矩形钢板宽度的1/2.加载仪器采用电伺服万能试验机,加载....

图2断裂试验荷载-位移曲线

断裂试验荷载-位移曲线见图2.图中,试件N0为未锈蚀试件,厚度为5.1mm;试件1～试件8分别为8个不同锈蚀程度的锈蚀试件,锈蚀程度见表1.表中,Dave为均匀锈蚀深度;Dpit,a和Dpit,b分别为钢板正反两面的点蚀深度.由图2可知,锈蚀将导致试件在更小的荷载和位移下发生失....

图3锈蚀表面形貌扫描结果

图3为锈蚀表面形貌扫描结果.由图可知,锈蚀表面由一系列不均匀分布的点蚀坑构成.文献[16-17]指出,锈坑的形状可以近似视为圆锥形、半椭圆形或半球形,并且在有限元模型中用半椭圆形锈坑来研究点蚀对钢板表面应力分布的影响.本文采用理想的半球形锈坑来模拟实际点蚀坑.为了探究均匀腐蚀和点....

图4有限元模型及其网格划分

模型材料选用Q235钢材,弹性模量、屈服强度、极限强度分别为136.93×103、256.06、364.18MPa.材料本构关系来源于标准材性试件的单向拉伸试验,并将其转换为真实本构关系,输入到有限元模型中.试件屈服后,材料真实本构关系采用幂函数形式,根据拉伸试验结果进行拟合,....

本文编号：4000430