以帶中心裂紋的銹蝕鋼板為研究對象,運用斷裂力學的理論和參量,對銹蝕鋼板斷裂性能的退化機理與退化規(guī)律進行研究,建立了銹蝕鋼材殘余斷裂韌度退化的經(jīng)驗模型.結(jié)果表明,銹蝕會導致應力強度因子的幅值增加,增大裂紋尖端應力場和位移場的強度,加速既有裂紋的擴展.對于未銹蝕模型和均勻銹蝕模型,裂紋尖端應力強度因子在厚度方向上從模型內(nèi)部到模型表面逐漸減小;對于點蝕模型,裂紋尖端應力強度因子在厚度方向上從模型內(nèi)部到表面銹坑底部逐漸增大.銹蝕還會影響J積分-荷載曲線,使J積分值更快達到其臨界值,導致鋼板斷裂提前發(fā)生.斷裂韌度退化的經(jīng)驗模型結(jié)果與斷裂試驗結(jié)果較為符合.

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【部分圖文】：

圖1斷裂試驗試件示意圖(單位:mm)

試驗中,用于制作拉伸試件的銹蝕鋼板來自于一個使用多年的廠房車間走道梁.車間用于盛放廢棄鋼渣,常年處于高溫、高濕、弱酸的惡劣環(huán)境中,鋼梁銹蝕嚴重.試件為帶中心I形裂紋的矩形鋼板,尺寸見圖1.裂紋的制備采取線切割方法,裂紋長度為矩形鋼板寬度的1/2.加載儀器采用電伺服萬能試驗機,加載....

圖2斷裂試驗荷載-位移曲線

斷裂試驗荷載-位移曲線見圖2.圖中,試件N0為未銹蝕試件,厚度為5.1mm;試件1～試件8分別為8個不同銹蝕程度的銹蝕試件,銹蝕程度見表1.表中,Dave為均勻銹蝕深度;Dpit,a和Dpit,b分別為鋼板正反兩面的點蝕深度.由圖2可知,銹蝕將導致試件在更小的荷載和位移下發(fā)生失....

圖3銹蝕表面形貌掃描結(jié)果

圖3為銹蝕表面形貌掃描結(jié)果.由圖可知,銹蝕表面由一系列不均勻分布的點蝕坑構成.文獻[16-17]指出,銹坑的形狀可以近似視為圓錐形、半橢圓形或半球形,并且在有限元模型中用半橢圓形銹坑來研究點蝕對鋼板表面應力分布的影響.本文采用理想的半球形銹坑來模擬實際點蝕坑.為了探究均勻腐蝕和點....

圖4有限元模型及其網(wǎng)格劃分

模型材料選用Q235鋼材,彈性模量、屈服強度、極限強度分別為136.93×103、256.06、364.18MPa.材料本構關系來源于標準材性試件的單向拉伸試驗,并將其轉(zhuǎn)換為真實本構關系,輸入到有限元模型中.試件屈服后,材料真實本構關系采用冪函數(shù)形式,根據(jù)拉伸試驗結(jié)果進行擬合,....

本文編號：4000430