强震作用下损伤井架结构的力学演化规律

杨明飞，程华瑞，沙志平

(安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232001)

井架作为凿井设备的主体结构，其安全对凿井工程至关重要。在长期的服役过程中，结构材料经过腐蚀介质的侵蚀，在表面逐渐出现局部锈蚀现象，这对结构的力学性能会产生不利影响。近年，国内外诸多学者对钢材腐蚀展开了大量研究。文献[7-8]研究了经锈蚀处理钢材后力学性能的退化，发现锈蚀率对钢材屈服强度有显著变化，锈蚀率越高，钢材强度退化越明显。文献[9]研究了在潮湿环境下，不同锈蚀位置和锈蚀时间等参数对钢管力学性能的影响，并根据试验结果，拟合出钢管在锈蚀状态下的极限承载力计算式。文献[10]研究了钢梁在无规则腐蚀作用下，其极限承载能力下降。试验研究表明，通过失重率可以反映钢材有效截面积减小导致应力集中对钢构件材料性质的弱化程度。文献[12]研究表明随着腐蚀龄期的延长，钢框架整体刚度减小，其整体力学性能减弱。文献[13]研究了锈蚀损伤对钢材的影响，发现复合缺陷损伤对结构稳定性明显不利。文献[14]通过低周疲劳试验研究了H型钢在锈蚀状态下的力学性能，试验结果表明构件的滞回性能随着锈蚀率的增加而降低。文献[15-16]研究发现可以建立钢结构损伤模型，反映锈蚀对钢框架抗震性能的影响。目前的研究针对静力情况较多，而对于动力荷载作用下损伤钢结构的力学研究偏少。

为了分析局部损伤对井架结构的力学影响，本文通过有限元软件ANSYS建立井架结构的数值模型。……