銹蝕后鋼材彈性模量與屈服強(qiáng)度的計算模型

徐善華，任松波

(西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院， 西安 710055)

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銹蝕后鋼材彈性模量與屈服強(qiáng)度的計算模型

徐善華，任松波

(西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院， 西安 710055)

摘要：根據(jù)點(diǎn)蝕坑的特點(diǎn)，將銹蝕鋼材表面點(diǎn)蝕坑簡化為半橢球形，引入銹蝕損失率作為銹蝕損傷參量，并利用細(xì)觀損傷力學(xué)和自洽方法建立銹蝕后鋼材的銹蝕損傷彈性理論模型；再對Q235鋼進(jìn)行室內(nèi)鹽霧加速試驗和單向拉伸試驗，得到不同銹蝕時間試樣的銹蝕損失率、彈性模量和屈服強(qiáng)度，并將單向拉伸試驗結(jié)果與模型計算結(jié)果進(jìn)行了對比驗證。結(jié)果表明：使銹蝕速率臨界點(diǎn)提前可顯著降低銹蝕對鋼結(jié)構(gòu)材料造成的損傷;模型計算值與試驗值吻合較好，驗證了所建立計算模型的可行性和正確性。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)蝕坑；細(xì)化損傷力學(xué)；鋼；彈性性能

0引言

建筑結(jié)構(gòu)用鋼作為主要承重構(gòu)件不可避免地受到環(huán)境因素作用而發(fā)生銹蝕，導(dǎo)致其力學(xué)性能降低。銹蝕造成的鋼材性能下降是一個微觀損傷的過程，應(yīng)該從微觀角度去分析。

近年來，眾多學(xué)者已經(jīng)開始從微觀角度對銹蝕鋼材進(jìn)行研究，Gurson[1]通過對含有銹蝕孔試樣的試驗研究，提出了適用于延性多孔材料的細(xì)觀損傷本構(gòu)模型，該模型可以描述由初始微孔洞增長、成核和最后聚合而導(dǎo)致的宏觀材料受力破壞現(xiàn)象;Tvergaard[2-3]和Needleman[4-5]通過引入由試驗推導(dǎo)得到的附加擬合參數(shù)qi分別對Gurson模型進(jìn)行了修正，并用試驗驗證了修正模型能夠很……