【摘要】：圓管構(gòu)件憑借其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于油氣采集運(yùn)輸工程、海洋基礎(chǔ)設(shè)施和各類海洋平臺等鋼結(jié)構(gòu)中。其長期處于惡劣的腐蝕性環(huán)境,并遭受波、浪、潮等往復(fù)載荷的作用,加速了腐蝕損傷的發(fā)展進(jìn)程。腐蝕損傷會(huì)導(dǎo)致鋼材力學(xué)性能退化,削弱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。點(diǎn)蝕作為一種常見的腐蝕損傷,會(huì)在局部區(qū)域迅速發(fā)展,且有腐蝕產(chǎn)物遮蔽使其難以被發(fā)現(xiàn),故其危害受到廣泛關(guān)注。準(zhǔn)確評估點(diǎn)蝕損傷構(gòu)件的極限強(qiáng)度,是確定進(jìn)一步采用合適的處理措施維護(hù)在役結(jié)構(gòu)的依據(jù)。本文采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)合的方法,研究局部隨機(jī)點(diǎn)蝕的腐蝕區(qū)分布位置、長度和寬度以及形狀對圓管構(gòu)件軸壓極限強(qiáng)度的影響,闡明局部隨機(jī)點(diǎn)蝕影響軸壓圓管構(gòu)件極限強(qiáng)度和破壞模式的機(jī)理。主要工作如下:(1)設(shè)計(jì)了局部隨機(jī)點(diǎn)蝕損傷圓管構(gòu)件軸壓試驗(yàn),研究點(diǎn)蝕坑深度、腐蝕體積、腐蝕區(qū)域分布位置和形狀對圓管構(gòu)件極限強(qiáng)度和破壞模式的影響。(2)構(gòu)建了局部隨機(jī)分布點(diǎn)蝕損傷圓管的有限元模型,開展了有限元分析研究,并將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比,驗(yàn)證了有限元模擬方法的計(jì)算精度。(3)研究了單元類型、網(wǎng)格尺寸、初始變形峰值、點(diǎn)蝕坑形狀以及材料本構(gòu)模型對極限強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:實(shí)體單元模型的計(jì)算結(jié)果普遍小于殼單元;初始變形峰值越大,構(gòu)件極限強(qiáng)度越低;當(dāng)材料腐蝕體積和徑深比接近,且點(diǎn)蝕分布模式相同時(shí),就圓管柱的極限強(qiáng)度而言,圓柱形最低,圓錐形次之,球冠形最高;帶切線模量的彈塑性本構(gòu)模型與真實(shí)的拉伸試驗(yàn)材性的計(jì)算結(jié)果最為接近。(4)以局部腐蝕圓管短柱為研究對象,研究了局部腐蝕區(qū)的位置、長度和寬度以及形狀對極限強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明,在相同腐蝕體積下,隨機(jī)點(diǎn)蝕沿構(gòu)件縱向和周向分布時(shí),其位置的變化對極限強(qiáng)度沒有顯著影響,但是腐蝕區(qū)的形狀對軸壓極限強(qiáng)度有顯著的影響,相比于長窄式腐蝕區(qū),短寬式腐蝕區(qū)會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的極限強(qiáng)度退化。(5)以局部腐蝕圓管長柱為研究對象,研究了局部腐蝕區(qū)的位置、長度和寬度以及形狀對極限強(qiáng)度的影響。結(jié)構(gòu)表明,在相同腐蝕體積下,隨機(jī)點(diǎn)蝕沿構(gòu)件縱向和周向分布的位置變化對極限強(qiáng)度也沒有顯著影響;點(diǎn)蝕深度較小時(shí),腐蝕區(qū)長度和寬度的變化對極限強(qiáng)度的影響可以忽略;只有當(dāng)蝕坑深度較大時(shí),短寬式腐蝕區(qū)才會(huì)引起較為嚴(yán)重的極限強(qiáng)度退化,且隨著腐蝕區(qū)逐漸向長窄式轉(zhuǎn)變,極限強(qiáng)度的下降趨勢逐漸減弱。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE95

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