干湿交替环境下海洋钢腐蚀疲劳裂纹扩展模型研究

发布时间：2016-12-16 11:08

  本文关键词：干湿交替环境下海洋钢腐蚀疲劳裂纹扩展模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

《大连理工大学》 2015年

干湿交替环境下海洋钢腐蚀疲劳裂纹扩展模型研究

洪波  

【摘要】：海洋平台大多采用钢结构,其耐久性能影响着整个结构的寿命。海洋钢不仅受到海水的化学腐蚀作用,还受到海洋洋流的交变荷载作用。研究表明,海洋潮差区和浪花飞溅区是腐蚀最严重的部位。现有的研究大多考虑金属在静海水下的腐蚀疲劳特性或者流动海水腐蚀性能,而忽视了海水干湿交替环境变化的影响。实际上,海洋平台不同的高度,干湿环境不尽相同。因此,研究干湿交替下海洋钢腐蚀疲劳裂纹扩展是很有必要的。本文对干湿交替环境下腐蚀疲劳裂纹扩展速率进行了三方面的研究：1)相同荷载频率作用下,不同干湿交替时间比(干湿比)对裂纹扩展速率的影响；2)相同干湿比,不同加载频率对裂纹扩展速率的影响；3)多种环境因素综合影响下疲劳裂纹扩展模型。为此,本文采用D36海洋平台用钢做成的三点弯曲试样进行腐蚀疲劳试验。试验工况涉及不同的干湿交替环境,频率,应力比,阴极保护电位。本文还采用基于遗传算法优化的BP神经网络算法来拟合Paris公式中系数,进而得到了裂纹扩展速率模型。研究表明,干湿交替只有在低频荷载作用下有显著影响,对于高频情况影响不大；对于同一干湿交替时间比,随着频率的降低,呈现出先基本不变,后逐渐增大的趋势。对低频率低应力强度因子幅度的情况,随着干湿交替的时间比的减小,裂纹扩展速率存在先增大后减小现象,存在使裂纹扩展速率达到最大的临界干湿比。考虑复杂环境因素(加载频率、应力比、干湿交替时间比、外加电位等),采用基于遗传算法的BP神经网络优化算法建立了腐蚀疲劳裂纹扩展速率的Paris方程。与传统模型对比,该模型具有精度高,适用性好,可扩展等优点。基于GA-BP模型,本文提出了特定条件下,低应力强度因子幅度的裂纹扩展速率与干湿比符合三次多项式的关系。三次多项式的极值点,对应着该种环境下的“临界干湿比”。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.381;U672
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张慧霞;王伟伟;邓春龙;;高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率与电位关系研究[J];装备环境工程;2011年02期

2 张国军,潘治国,段占军,王荣;X60管线钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性[J];石油化工腐蚀与防护;2001年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 卢振永;氯盐腐蚀环境的人工模拟试验方法[D];浙江大学;2007年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张敏,马博,吕振林,周永欣;基于应力三轴性的焊接接头断裂参量工程估算[J];兵器材料科学与工程;2004年06期

2 黄小平,崔维成,石德新;潜艇锥柱结合壳焊趾表面裂纹疲劳寿命计算[J];船舶力学;2002年04期

3 熊志鑫;张志平;佟福山;;材料衍生比例定律的建立及其在结构屈曲断裂非线性失效中的应用[J];船舶力学;2011年04期

4 山红伟;谢颖;;蒸汽管线焊缝泄露原因分析及改进措施[J];承德石油高等专科学校学报;2006年01期

5 钟勇,单以银,霍春勇,杨柯;管线钢疲劳特性研究进展[J];材料导报;2003年08期

6 胡兆吉;卢黎明;邓腾;谢志刚;;含缺陷压力管道的应力腐蚀断裂及其安全评定[J];腐蚀科学与防护技术;2006年01期

7 安玉双,刘大君;闪蒸釜的检验与安全性分析[J];抚顺石油学院学报;2001年01期

8 山红伟,石兆东,谢根栓;带圆锥形凹坑圆板的塑性极限分析[J];辽宁石油化工大学学报;2004年04期

9 王珉,郎福元,龚俊,李建华,刘展;压力容器低周疲劳裂纹扩展率的工程计算方法[J];甘肃工业大学学报;2001年03期

10 王珉,郎福元,龚俊,李建华,刘展;基于神经网络的疲劳裂纹扩展率的初步估算[J];甘肃工业大学学报;2001年04期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 倪向贵;李新亮;王奉超;;腐蚀疲劳裂纹扩展模型分析及应用[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年

2 吴庆令;余红发;王甲春;刘连新;;基于试验室与海洋环境的混凝土抗氯离子渗透性能的试验对比研究[A];第七届全国混凝土耐久性学术交流会论文集[C];2008年

3 王启智;;关于岩石断裂力学基本理论问题的一些看法[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 徐书根;层板包扎容器多元物料蒸气爆炸及壳体力学响应研究[D];山东大学;2010年

2 陈景杰;含裂纹损伤船体结构强度分析方法研究[D];大连理工大学;2011年

3 柳军;疲劳裂纹扩展数值模拟方法及其在核压力管道LBB分析中的应用[D];重庆大学;2011年

4 薛文;基于全寿命理论的海工混凝土耐久性优化设计[D];浙江大学;2011年

5 李东升;小管道超声智能检测爬机及测试技术研究[D];南京理工大学;2002年

6 张志平;广义切线模量理论及其应用[D];哈尔滨工程大学;2005年

7 俞树荣;压力容器用低合金钢的损伤与解理断裂研究[D];兰州理工大学;2005年

8 宋明大;多层包扎尿素合成塔检验与剩余寿命评估方法研究[D];山东大学;2008年

9 龙飞飞;水流作用下含裂纹悬空管道数值分析[D];大庆石油学院;2008年

10 金立兵;多重环境时间相似理论及其在沿海混凝土结构耐久性中的应用[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周剑;混凝土氯离子扩散性能影响因素的试验研究[D];浙江工业大学;2010年

2 鲁列;荷载与氯盐环境下混凝土构件的腐蚀试验研究[D];浙江工业大学;2010年

3 赵磊;海洋环境下钢筋混凝土桥梁耐久性检测与评估[D];青岛理工大学;2010年

4 蒋文宇;盐雾环境下混凝土结构耐久性的试验研究[D];长沙理工大学;2011年

5 陈春雷;氯离子在混凝土中的扩散实验及影响因素分析[D];浙江工业大学;2009年

6 张世义;纳米及微粉颗粒改性水泥基材料抗氯盐性研究[D];大连海事大学;2012年

7 郭娟;紧固件材料与偶对材料在海水间浸下电偶腐蚀研究[D];山东大学;2012年

8 刘华挺;短切玄武岩纤维水工混凝土及砂浆的基本性能试验研究[D];浙江工业大学;2011年

9 周胜兵;环境因素与弯曲荷载对混凝土抗腐蚀性能影响的试验研究[D];浙江工业大学;2011年

10 于雯;半潜式海洋平台结构全寿命期剩余极限强度预报方法研究[D];江苏科技大学;2012年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邢志强;20Cr2Ni4钢的腐蚀疲劳与环境活化因子[J];北京工业大学学报;1994年02期

2 何建新;秦晓洲;易平;杨德模;李泽华;赖丽勤;;Q235钢海洋大气腐蚀暴露试验研究[J];表面技术;2006年04期

3 李言涛,侯保荣;海洋环境下热喷涂锌、铝及其合金涂层防腐蚀机理研究概况[J];材料保护;2005年09期

4 杜荣归;刘玉;林昌健;;氯离子对钢筋腐蚀机理的影响及其研究进展[J];材料保护;2006年06期

5 陈新华;董俊华;韩恩厚;柯伟;;干湿交替环境下Cu、Mn合金化对低合金钢腐蚀行为的影响[J];材料保护;2007年10期

6 丁兆强;任冰;王永学;任效忠;;随机波浪对浪溅区三维结构物冲击作用试验研究[J];大连理工大学学报;2008年06期

7 蔡路;陈太林;王浩;;粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性的影响研究[J];房材与应用(建筑节能);2006年03期

8 赵月红,林乐耘,崔大为;铜及铜合金在我国实海海域暴露16年局部腐蚀规律[J];腐蚀科学与防护技术;2003年05期

9 朱相荣，，黄桂桥;钢在海洋飞溅带腐蚀行为探讨[J];腐蚀科学与防护技术;1995年03期

10 陈赤龙,杨武;γ射线辐照对316不锈钢在高温水中应力腐蚀破裂的影响[J];腐蚀科学与防护技术;1997年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 范卫国;李森林;韩秀兰;;杭州湾某化工泊位改造工程钢管桩牺牲阳极阴极保护[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年

2 李京;陆卫中;赵健;张立新;柯伟;;跨海大桥钢管桩复合涂层与牺牲阳极联合防护方法的研究应用[A];中国公路学会桥梁和结构工程分会2005年全国桥梁学术会议论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 张苑竹;混凝土结构耐久性检测、评定及优化设计方法[D];浙江大学;2003年

2 何世钦;氯离子环境下钢筋混凝土构件耐久性能试验研究[D];大连理工大学;2004年

3 李云峰;混凝土结构环境模拟试验技术及相关理论研究[D];河海大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 张奕;火灾后混凝土结构耐久性研究[D];浙江大学;2005年

2 水金锋;海潮影响区钢筋混凝土桥梁的耐久性研究[D];大连理工大学;2006年

3 刘芳;混凝土中氯离子浓度确定及耐蚀剂的作用[D];浙江大学;2006年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐晓冬;崔维成;黄小平;;过载作用下两种疲劳裂纹扩展模型的比较(英文)[J];船舶力学;2010年03期

2 刘文光;陈国平;;轴向共振控制的结构疲劳裂纹扩展分析[J];南京航空航天大学学报;2010年03期

3 刘文光;陈国平;;呼吸式裂纹梁的振动疲劳裂纹扩展耦合分析[J];中国机械工程;2010年23期

4 杨鹏;顾学康;;疲劳裂纹扩展规律的正切模型[J];中国造船;2012年01期

5 刘文光;贺红林;;含裂纹板的振动疲劳裂纹扩展耦合分析[J];中国机械工程;2012年19期

6 钱怡;崔维成;王芳;;一种变幅载荷下疲劳裂纹扩展的预测方法[J];船舶力学;2012年11期

7 龚德志;李亚智;王海;;紧固件孔边三维疲劳裂纹扩展研究[J];机械强度;2012年06期

8 颜鸣皋;于崇华;;疲劳裂纹扩展门坎值的预测[J];航空材料;1981年01期

9 赵廷仕;罗辉;;Ⅰ、Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展的探讨[J];机械强度;1982年03期

10 张康达,方德明;压力容器接管拐角疲劳裂纹扩展的研究[J];压力容器;1984年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 许杨剑;袁荒;;利用扩展有限元法对准脆性材料中的混合型疲劳裂纹扩展进行分析[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

2 王娜;王建国;王红缨;;基于Ⅰ-Ⅲ复合型疲劳裂纹扩展的研究[A];全国MTS岩土混凝土试验研讨会论文集[C];2009年

3 许忠勇;强群;;疲劳裂纹扩展力学理论研究(Ⅱ)——实验验证[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年

4 陈龙;蔡力勋;黄学伟;;一种研究材料疲劳裂纹扩展特性的数值模拟方法及其应用[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年

5 赵兴华;包陈;蔡力勋;;含径向裂纹小尺寸管件的疲劳裂纹扩展试验方法[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

6 王娜;王建国;;基于Ⅰ-Ⅲ复合型疲劳裂纹扩展的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

7 许忠勇;王利君;余和存;;疲劳裂纹扩展的影响因素分析[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年

8 葛森;李仲;肖迎春;刘国强;;频率对铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展的影响[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年

9 李仲;葛森;张积广;肖迎春;吕国志;;多处损伤铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展研究[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年

10 张国滨;袁荒;;基于粘聚力模型的镍基合金的蠕变-疲劳裂纹扩展数值模拟[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 宋欣;压载荷对铝合金疲劳裂纹扩展影响的有限元建模及实验研究[D];哈尔滨理工大学;2009年

2 衣振华;疲劳裂纹扩展研究及在装载机横梁寿命估算中的应用[D];山东大学;2011年

3 刘艳萍;焊接桥梁钢疲劳裂纹扩展行为研究[D];华中科技大学;2010年

4 沙宇;铝合金疲劳裂纹扩展的压载荷效应与过载效应研究[D];哈尔滨理工大学;2011年

5 王坤茜;不同应力比下的疲劳裂纹扩展可靠性研究[D];昆明理工大学;2012年

6 陈国龙;疲劳裂纹扩展及基于风险的检测维修计划研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

7 于培师;含曲线裂纹结构的三维断裂与疲劳裂纹扩展模拟研究[D];南京航空航天大学;2010年

8 柳军;疲劳裂纹扩展数值模拟方法及其在核压力管道LBB分析中的应用[D];重庆大学;2011年

9 王泓;材料疲劳裂纹扩展和断裂定量规律的研究[D];西北工业大学;2002年

10 白士刚;玻璃纤维增强铝合金层合板疲劳裂纹扩展的研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

  本文关键词：干湿交替环境下海洋钢腐蚀疲劳裂纹扩展模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：215148