S690鋼由于其良好的綜合力學性能廣泛用于海洋平臺升降樁腿等結構中。海洋平臺結構易產生腐蝕疲勞失效,海水腐蝕、循環(huán)載荷和拘束水平均對裂紋擴展有重要的影響。本文基于S690鋼在空氣中和海水中的腐蝕疲勞裂紋擴展試驗,并運用直流電位法測量裂紋長度,研究了海水環(huán)境、初始應力強度因子范圍（35）K₀、應力比R和面內及面外拘束水平對S690鋼腐蝕疲勞裂紋擴展行為的影響。同時結合裂紋的顯微斷口形貌分析了海水中S690鋼腐蝕疲勞裂紋擴展的機制,探明了拘束水平影響S690鋼腐蝕疲勞裂紋擴展的機理。本文主要研究成果如下:在陽極溶解和氫致開裂的共同作用下,海水環(huán)境對S690鋼疲勞裂紋擴展具有明顯的加速作用,在裂紋擴展的穩(wěn)定階段,海水中的裂紋擴展速率約為空氣中的4倍。海水中S690鋼的腐蝕疲勞裂紋擴展速率隨（35）K₀的減小而減小。在R為0.1、0.5、0.7時,海水中S690鋼腐蝕疲勞裂紋速率的差距較小。同時在裂紋擴展的初始階段,結構的拘束水平對海水中S690鋼腐蝕疲勞裂紋擴展的影響較小,隨著裂紋的不斷擴展,拘束水平的影響不斷增加,且裂紋擴展速率與裂紋擴展前后的拘... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型的海洋平臺：(a)自升式鉆井平臺；(b)半潛式鉆井平臺；(c)浮生式生產儲油船

在變幅載荷的作用下，結構中的高應力高應變點處的損傷逐漸累積并形成裂紋，最終導致結構斷裂失效的過程稱為疲勞。構件中的裂紋可以依據(jù)外加載荷形式分為三類：張開型（Ⅰ型）、滑開型（Ⅱ型）和撕開型（Ⅲ型），如圖1-2所示。圖 1-2 裂紋的三種類型在標準CT（緊湊拉伸）試樣上預制疲勞裂紋并施加橫幅疲勞載荷進行疲勞試驗，在試驗過程中不斷記錄下裂紋尺寸a和載荷循環(huán)次數(shù)N，即可得到如圖1-3所示的a-N曲線。從a-N曲線中可以得到與不同載荷循環(huán)次數(shù)對應的裂紋長度。a-N曲線中任一點的斜率即為此時的裂紋擴展速率 da dN，再計算出與之相對應的應

圖 1-3 a-N 曲線坐標中材料的的裂紋擴展速率曲線如圖1-4所示，可分為三個區(qū)域：低速區(qū)、中速區(qū)和高速率。在低速區(qū)范圍 的減小，裂紋擴展速率迅速降低，直到 降趨近于零（ da dN＜10-7mm/cycle）。當 小于th K 生擴展。 為疲勞裂紋擴展的門檻值。在中速區(qū)， da dN- 具有良好的線性對數(shù)關系，這一關系 mCKdNda 參數(shù)C 、m是與材料性能相關的參數(shù)，主要通過試驗數(shù)(1-1)兩邊取對數(shù)，可得下式(1-2)：log logCmlog(K)dNda 雙對數(shù)坐標下的裂紋擴展速率曲線中，m為第 2 區(qū)線


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