腐蚀-疲劳耦合作用下缆索钢丝的损伤劣化过程研究

发布时间：2024-02-23 08:48

　　由于桥梁缆索长期承受交变载荷并暴露于污染严重的自然环境中,腐蚀疲劳破坏是缆索用高强钢丝典型的失效模式之一。本文在总结国内外腐蚀疲劳破坏及钢丝性能劣化规律研究的基础上,从钢丝腐蚀疲劳损伤演化的理论出发,基于对腐蚀缺陷本质特征的合理分析,利用元胞自动机技术建立含初始缺陷的高强钢丝模型,编写用户材料子程序对钢丝腐蚀疲劳损伤累积过程进行数值模拟,评估钢丝腐蚀疲劳损伤并预测其寿命,揭示钢丝腐蚀疲劳失效的机理以及不同类型和不同尺度的腐蚀缺陷对疲劳性能的影响效应。论文的主要工作及其成果有:1)利用元胞自动机技术模拟腐蚀过程,生成初始点蚀坑模型。从金属腐蚀的电化学本质出发,将高强钢丝腐蚀过程的金属、钝化膜、腐蚀介质系统离散成三维圆柱状元胞自动机空间中的有序元胞,定义元胞的转换规则,从介观尺度对金属点蚀形成过程进行模拟,获得钢丝表面的初始随机不规则点蚀缺陷的形态和位置数据。利用MATLAB、AutoCAD、RHINO和ABAQUS软件间的接口程序,将MATLAB中生成的点蚀数据依次导入上述各软件中,分别生成三维网格模型、曲面模型和几何模型,实现含初始点蚀缺陷的高强钢丝的可视化。该几何模型不对初始点蚀缺陷...

【文章页数】：137 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-3各类元胞空c)三维六面体元胞空间

东南大学硕士学位论文18体所持的态度、个体特征或行为等。3.元胞空间在元胞自动机模型中，各种类型的元胞按照一定的规则分布在网格空间中，该网格空间就称为元胞空间。(1)元胞空间的划分：从理论上来说，元胞空间可以被划分为任意维数的网格空间，没有限制[123]。但由于计算量以及直观性等....

图2-5高强钢丝腐蚀过程的CA模型的元胞空间示意图

第二章含初始随机缺陷的高强钢丝模型的建模方法21的元胞空间；建立三维元胞空间。图2-5是本文建立的用于模拟桥梁缆索钢丝腐蚀过程的CA模型的元胞空间示意图。每个格位(i,j,k)的状态由该点上的元胞属性来确定。如图2-5所示，在金属腐蚀的元胞自动机模拟系统中，主要涉及到三种元胞类型....

图2-6腐蚀过程CA模拟中的元胞转换规则

第二章含初始随机缺陷的高强钢丝模型的建模方法23如图2-6(f)。8）若步骤1）中被选择的邻居格位为元胞P，且元胞C位于金属外部，则该元胞C保持在其初始格位(i,j,k)上，如图2-6(g)；9）若步骤1）中被选择的邻居格位为元胞P，且元胞C处于金属内部，但有其他元胞C也准备跳到....

图3-5无初始损伤的钢丝几何模型

第三章钢丝腐蚀疲劳疲劳损伤累积过程模拟35根据试验条件建立初始钢丝模型，如图3-5所示，利用编写的材料子程序UMAT-F对该模型在应力范围S分别为335MPa、418MPa、520MPa和670MPa的循环载荷作用下的疲劳寿命进行计算。该高强钢丝模型的密度取为7.8g/cm3，弹....

本文编号：3907363