锈蚀后Q235钢的滞回性能与循环本构模型研究

作者：郭琪; 赵贇^*; 李海旺; 王宇清

来源：天津大学学报 (自然科学与工程技术版), 2023, 56(05): 471-480.

• 大气腐蚀
• 锈蚀钢材
• 循环加载
• 循环本构模型
• 滞回性能

对大气腐蚀33年的Q235钢开展了循环加载试验，重点分析了锈蚀后钢材的断裂模式、耗能能力和骨架曲线随腐蚀程度的变化关系；对比分析了静力与循环加载作用下，腐蚀钢材的力学性能变化；阐明了腐蚀程度对其滞回性能的影响，并建立了腐蚀钢材的循环本构模型．试验结果表明：锈蚀后钢材的滞回曲线仍较饱满，但耗能能力随质量损失线性降低，最高降幅达15.51%；随着循环加载次数的增加，质量损失使耗能能力及塑性变形能力降低得越来越多，当质量损失率大于0.12时，试件受压向的骨架曲线硬化点应变由0.6%缩短至0.3%，降幅高达50%；受拉也有类似的情况；同时，受蚀坑影响循环加载下钢材的变形能力会显著降低(极限应变与伸长率分别降低36.47%和8.88%)，但对极限强度和断裂强度的影响甚微．考虑到传统的Ramberg-Osgood模型不包含钢材的屈服阶段且无法准确判断钢材的屈服荷载，引入了包含弹性、屈服以及强化阶段的三段式骨架曲线．钢材的卸载阶段根据试验确定为线性，并建立了卸载刚度随循环应变与质量损失率的定量关系．最后，考虑腐蚀损伤与循环应变明确了重加载阶段的解析式，在此基础上提出了不同质量损失下的锈蚀钢材滞回本构模型，并且通过与试验值比较验证了该模型的准确性．为工程中评估腐蚀钢材的滞回性能提供了参考．

• 单位
  太原理工大学; 土木工程学院