考虑表面形貌的腐蚀钢板疲劳缺口系数

徐善华，秦广冲，姬立星，王友德

(西安建筑科技大学 土木工程学院，西安710055)



考虑表面形貌的腐蚀钢板疲劳缺口系数

徐善华，秦广冲，姬立星，王友德

(西安建筑科技大学 土木工程学院，西安710055)

为有效模拟钢板腐蚀后的复杂形貌，得到基于真实表面形貌的钢板疲劳缺口系数，采用盐雾法对Q235钢板进行快速腐蚀试验，并对腐蚀表面进行三维测量.利用逆向工程软件Geomagic Studio和数值分析软件ANSYS建立三维腐蚀实体模型，分析表面应力分布.最终通过计算得到了疲劳缺口系数值，并将计算结果和试验结果进行对比.结果表明有限元分析结果与疲劳试验结果两者误差非常小，从而验证了模拟方法的可行性.通过Geomagic Studio可实现快速三维可视化建模，非常好地模拟腐蚀形貌特征，结合ANSYS可灵活、高效地估算各种复杂形貌构件的疲劳缺口系数.关键词: 腐蚀钢板；表面形貌；逆向工程；数值分析；疲劳缺口系数

工程实践中，腐蚀结构钢在重复荷载作用下随着服役年限增加，大大降低了材料抗疲劳性能，对现役建筑物使用寿命构成潜在威胁.由于缺口产生的应力集中是影响结构疲劳强度的主要因素之一，在疲劳强度和寿命估算中，无论名义应力法还是局部应力应变法，疲劳缺口系数Kf是一个十分重要的参数，实践证明，Kf对疲劳寿命的估算结果非常敏感[1-3].确定疲劳缺口系数最直接、最可靠的办法是通过试验获得，但疲劳试验代价大，现阶段采用数值模拟方法估算……