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锚链腐蚀与磨损耦合损伤机理与评估方法
| 论文题名： | 锚链腐蚀与磨损耦合损伤机理与评估方法 |
| 关键词： | 船舶机械;锚链;腐蚀磨损机理;腐蚀速率;磨损系数;损伤评估 |
| 摘要： | 锚链长期服役在恶劣的海洋环境中，必将遭受严重的腐蚀、磨损及其耦合损伤，进而影响锚链的安全性。尽管很多学者对锚链钢材料以及海洋结构物的运动做了很多研究，但是目前鲜有学者对锚链的腐蚀磨损耦合损伤做过定量研究。因此对锚链在全寿命期内的腐蚀磨损累积损伤进行评估很有必要。 本文旨在研究锚链在海洋腐蚀环境以及平台运动作用下遭受的腐蚀磨损耦合损伤作用机理，建立长期动力响应的工程化数值模型。借助试验对锚链钢材料的腐蚀磨损性能进行研究，再利用有限元软件ANSYS对链环间的腐蚀磨损进行仿真计算。基于试验研究和有限元仿真计算，确定有限元模拟腐蚀磨损的数值方法的可靠性与准确性，表明该数值方法能够为锚链在全寿命期内的腐蚀磨损累积损伤提供评估依据。 基于以上研究目标，首先对金属的腐蚀磨损机理进行总结，并给出了金属间磨损加速腐蚀以及腐蚀加速磨损的作用机理;然后对锚链的磨损机理进行了整理;并给出了腐蚀磨损累积损伤评估方法及流程图。 然后，以22MnCrNiMo钢为材料，对其进行电化学腐蚀试验、无水乙醇中磨损试验、人工海水中磨损试验等试验研究，分别研究该材料的腐蚀性能、磨损性能以及腐蚀磨损性能，并基于试验结果确定数值仿真所需参数，如:材料的腐蚀速率、摩擦副的摩擦系数以及磨损系数等。 接下来，将试验得到的参数代入到数值评估方法中进行计算，分别以磨损量和腐蚀磨损量为参照，对比试验结果和仿真结果，验证了数值评估方法的可靠性与准确性。 最后，基于长期观测的锚链腐蚀数据而提出的腐蚀速率模型，并根据实际锚链试验计算出的磨损系数，代入到腐蚀磨损数值模拟方法中，对锚链在全寿命期内的腐蚀磨损损伤进行模拟。数值仿真结果表明:随着服役时间的增加，链环的总体体积逐年变少，链环间接触区域变得不平整。且链环间接触区域损失的体积中，腐蚀占主要部分，其中包括了磨损加速腐蚀的影响。因此考虑到链环在全寿命期内的安全性，对链环的腐蚀磨损累积损伤进行评估非常必要。 |
| 作者： | 刘起成 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 刘刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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