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台状蚀坑阶梯形貌对锈蚀结构钢应力集中效应的影响

The Influence of the Shape of Stepwise Corrosion Pit on the Stress Concentration of Corroded Structural Steel

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锈蚀结构钢表面蚀坑因生长、连接、叠合等一系列演化行为而发展为具有典型多阶构造的台状蚀坑,此类蚀坑不仅规模较大、形式复杂,还极易引起局部应力集中,造成材料的塑性、韧性降低,严重威胁既有钢结构安全稳定.基于此,通过5组锈蚀钢板表面蚀坑参数统计结果,确定了台状蚀坑参数分布区间和台状蚀坑形貌类型.采用数值分析方法,建立了台状蚀坑损伤三维有限元模型,分别讨论了台状蚀坑体态倾角θ、台阶宽度比R以及台阶宽高比S等对应力集中系数K,的影响规律.结果表明,Kt随θ的增加呈线性增长,当θ=π/2时,Kt值最大;对于蚀坑总深度与总宽度不变的情况,Kt随着R的减小而增大,当R=0时,Kt达到最大值,即单侧台阶型(R=0～0.1)所引起的应力集中效应最明显,其次为双侧偏台阶型(R=0.1～0.9),双侧等台阶型(R=0.9～1.0)所引起的应力集中效应最小;最后,基于不同台阶宽高比S状态下的台状蚀坑有限元计算结果,结合R与θ对Kt的影响规律,建立了台状蚀坑K,的综合计算模型.

corroded structural steelstepwise corrosion pitstress concentration factor3D finite element modelcorrosion pitting parameter

古松、曾生辉、任松波、顾颖、孔超

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西南科技大学土木工程与建筑学院,四川绵阳 621010

锈蚀结构钢 台状蚀坑 应力集中系数 三维有限元模型 蚀坑参数

国家自然科学基金国家自然科学基金西南科技大学博士基金四川省科技计划

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2023

10.13969/j.cnki.cn31-1893.2023.09.009

建筑钢结构进展
同济大学

建筑钢结构进展

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.806
ISSN：1671-9379
年,卷(期)：2023.25(9)
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