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强腐作用后Q370钢板腐蚀特征及力学性能研究
| 论文题名： | 强腐作用后Q370钢板腐蚀特征及力学性能研究 |
| 关键词： | 桥梁钢;腐蚀特征;疲劳性能;有限元模拟 |
| 摘要： | 随着国家逐步推广大跨度桥梁建设，桥梁钢常被应用于钢-混组合梁桥结构和钢桥结构中，桥梁钢作为高性能钢材，具有较好的强度和刚度，在桥梁建设领域被广泛应用。近年来，由于国内外运输腐蚀性液体罐车频频出现事故，腐蚀液体溅洒泄漏在桥面上，会导致桥梁钢的力学性能退化，严重影响桥梁钢的安全性和耐久性。本文以强酸腐蚀环境下的Q370钢板作为研究对象，采用试验和数值模拟相结合的方法，针对强腐蚀后的试件的腐蚀特征和力学性能退化展开研究，主要通过强酸腐蚀试验和静力拉伸试验以及有限元模拟进行分析，并基于腐蚀后钢板的实际形貌进行疲劳性能分析，研究腐蚀对桥梁钢疲劳性能的影响，揭示桥梁钢腐蚀特征及力学退化与腐蚀程度之间的关系。主要研究如下： （1）以36%浓盐酸为腐蚀介质，设计9组平行时间段（0h、1h、2h、4h、8h、12h、24h、48h、72h）的强酸腐蚀试验，对试件腐蚀前后进行称重和测量截面处理，采用质量损失率和截面损失率两种方法计算腐蚀率。研究随着腐蚀时间增加，两种腐蚀动力曲线的变化趋势。 （2）借助ST400三维非接触式形貌扫描仪对试件表面进行扫描，获取了腐蚀后钢板的表面三维形貌和点云坐标数据等，拟合了三维粗糙度参数和最大蚀坑深度与腐蚀时间的关系。采用Quanta FEG 400场发射电子扫描显微镜对试件元素进行扫描，获得了微观形貌图和元素能谱图。 （3）通过室内常温拉伸试验，获得腐蚀后试件的应力应变曲线以及力学性能参数，对力学性能参数弹性模量、屈服强度、抗拉强度、屈强比和伸长率与腐蚀时间及腐蚀率分别进行了拟合。基于二次塑流模型公式，拟合了控制参数S1、S2、S3与腐蚀时间的关系，对比分析了二次塑流模型和试验本构模型的吻合度。 （4）以截面面积损失率为参考，通过ABAQUS软件建立带有蚀坑的有限元模型，获得断裂参数并进行修正，得到修正后的VGM和SMCS断裂模型公式，计算两种断裂模型下的断裂位移，并与试验值进行对比。 （5）基于逆向重建技术将逆向获得的实体模型导入ABAQUS与FE-safe软件，模拟分析腐蚀后试件的疲劳寿命，按应力水平分级改变应力幅大小，拟合腐蚀后实体模型的S-N曲线，与未腐蚀试件模型的S-N曲线进行对比，研究腐蚀对桥梁钢疲劳性能影响的变化规律。 |
| 作者： | 周润熙 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 乔文靖;李玉根;刘治国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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