考慮隨機(jī)載荷和腐蝕的疲勞裂紋擴(kuò)展評估方法研究.pdf

1、海洋結(jié)構(gòu)物在海洋環(huán)境下，受到多種載荷的共同作用，隨著累積損傷的長期作用，結(jié)構(gòu)不可避免地會產(chǎn)生疲勞裂紋。與此同時(shí)，海水本身作為一種很強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)，腐蝕作用也會對海洋結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生巨大的影響。因此結(jié)構(gòu)物一直都在經(jīng)受著腐蝕和疲勞損傷的耦合作用，其破壞將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一損傷所造成的破壞，因此研究腐蝕作用下裂紋的擴(kuò)展是很有必要的。除此之外，對于海洋結(jié)構(gòu)物，其長期處于隨機(jī)載荷的作用下，為了更加真實(shí)地反映深海結(jié)構(gòu)物的裂紋擴(kuò)展行為，研究隨機(jī)作用下裂紋的擴(kuò)展行

2、為具有重大意義。
　　本研究首先基于ABAQUS平臺，根據(jù)J積分和應(yīng)力強(qiáng)度因子之間的函數(shù)關(guān)系，融合了擴(kuò)展有限元方法和等效區(qū)域積分法開發(fā)了計(jì)算靜態(tài)裂紋以及準(zhǔn)靜態(tài)擴(kuò)展裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子的程序并且具有較好的吻合度。在此基礎(chǔ)上，通過研究氫濃度對于材料應(yīng)力應(yīng)變曲線以及裂紋擴(kuò)展門檻值的影響，考慮了腐蝕環(huán)境下氫致開裂機(jī)理對于裂紋擴(kuò)展的影響，并編制了基于ABAQUS平臺的自定義單元，用以模擬氫致開裂裂紋的擴(kuò)展；于此同時(shí)，通過引入裂紋尖端電流密度和

3、應(yīng)變與應(yīng)變速率之間的關(guān)系，研究了陽極溶解對于裂紋擴(kuò)展的影響，從而模擬了腐蝕環(huán)境下的裂紋擴(kuò)展，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，其結(jié)果吻合較好。然后根據(jù)雙參數(shù)Weibull分布的概率密度函數(shù)生成隨機(jī)樣本數(shù)據(jù)，并且基于無偏性和一致性，確定了隨機(jī)樣本的長度，并在此基礎(chǔ)上研究了加載順序?qū)α鸭y擴(kuò)展速率以及擴(kuò)展路徑的影響，得出采用不同的加載方式對于裂紋的擴(kuò)展路徑以及擴(kuò)展速率的影響。最后提出了特定威布爾分布的等效加載模式，使在此加載模式下，其裂紋擴(kuò)展速率和隨機(jī)