CN116343969A - 一种腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法及系统，包括：获得耐候钢单调拉伸试验标准件；获得不同腐蚀条件下耐候钢标准件的力‑位移曲线；计算不同腐蚀时间下耐候钢材的屈服强度fy、抗拉强度fu、伸长率δ；计算耐候钢的屈服强度腐蚀折减系数ky、抗拉强度腐蚀折减系数ku、伸长率腐蚀折减系数kΔ；计算不同腐蚀环境下耐候钢标准件的腐蚀质量损失率η；建立耐候钢的三折线本构关系模型。本发明方法能够方便快捷地计算耐候钢在不同腐蚀环境下的应力‑应变本构模型，可基于此材料本构模型进行耐候钢结构腐蚀后性能预测，避免了复杂低效的腐蚀形貌建模和数值运算，可帮助工程师对结构进行耐久性设计和服役安全水平评估。
Description
技术领域
本发明属于材料科学与工程应用技术领域，尤其涉及腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法。
背景技术
钢结构在建筑工程领域发展迅速，其性能方面的问题也日益突出，尤其是钢结构的耐腐蚀性能。长期暴露于工业及海洋大气等严酷服役环境下的钢结构工程，往往因缺乏有效的防护措施无可避免地遭受较为严重的钢材腐蚀。据统计，近海工程的钢结构腐蚀速率可达到0.25~0.5mm/年。为此，国内外学者陆续开展耐候钢的研发与生产工作，以期利用高性能钢材来缓解钢结构的腐蚀安全问题。
目前，已有学者对耐候钢耐腐蚀性能和腐蚀后力学性能进行试验研究。但是，研究结果受到腐蚀条件和腐蚀时间的限制，无法直接应用于钢结构腐蚀情况的预测。此外，已有的耐候钢腐蚀后力学本构模型只考虑了弹性阶段和强化阶段中腐蚀环境的影响，尚未在材料极限荷载后期考虑腐蚀环境的劣化作用，这将显著影响耐候钢在服役期的结构设计和能力评估，尤其是变形性能。因此，有必要对腐蚀环境下耐候钢材本构模型的计算方法进行相关研究，期望能够为耐候钢结构相关设计规范的制定和耐候钢在市场中的应用提供参考。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法及系统，避免了复杂低效的腐蚀形貌建模、数值运算和花费耗时巨大的结构腐蚀试验，可据此方法方便快捷地计算耐候钢在不同腐蚀环境下的应力-应变本构模型，可基于此钢材本构模型进行耐候钢结构腐蚀后性能预测，帮助工程师对结构进行耐久性设计和服役安全水平评估。
本发明提供了一种腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法，包括以下步骤：
步骤1：获得耐候钢单调拉伸试验标准件；所述耐候钢单调拉伸试验标准件为两端宽中间窄的狗骨式试件，较宽部分和较窄部分由圆弧过渡，较窄部分为试件工作段，较宽部分为试验加载夹持段。
步骤2：针对所述耐候钢标准件进行盐雾腐蚀试验和腐蚀后的单调拉伸试验，获得不同腐蚀条件下耐候钢标准件的力-位移曲线；
步骤3：计算不同腐蚀条件下耐候钢材的力学参数，包括屈服强度fy、抗拉强度fu和伸长率δ，并以未腐蚀状态下耐候钢标准件的力学参数fy0、fu0和δ0为基准，计算所述耐候钢标准件的屈服强度腐蚀折减系数ky、抗拉强度腐蚀折减系数ku、伸长率腐蚀折减系数kΔ；
所述耐候钢标准件的屈服强度腐蚀折减系数ky由下式计算：
ky=fy/fy0；式中，fy为耐候钢标准件腐蚀后屈服强度，fy0为耐候钢标准件未腐蚀状态下的屈服强度。
所述耐候钢标准件的抗拉强度腐蚀折减系数ku由下式计算：
ku=fu/fu0；式中，fu为耐候钢标准件腐蚀后抗拉强度，fu0为耐候钢标准件未腐蚀状态下的抗拉强度。
所述耐候钢标准件的伸长率腐蚀折减系数kΔ由下式计算：
kΔ=δ/δ0；式中，δ为耐候钢标准件腐蚀后伸长率，δ0为耐候钢标准件未腐蚀状态下的伸长率。
步骤4：计算不同腐蚀环境下耐候钢标准件的腐蚀质量损失率η；
所述腐蚀环境下耐候钢标准件的腐蚀质量损失率η由下式计算：
η=(m0-m)/m0，式中，m0为耐候钢标准件腐蚀前质量，m为耐候钢标准件腐蚀后质量。考虑腐蚀过程水分的附着作用，腐蚀前后标准件均经过清洗烘干处理，而后进行质量测量。
步骤5：基于步骤3和4得出的数据，分别建立耐候钢屈服强度腐蚀折减系数、抗拉强度腐蚀折减系数和伸长率腐蚀折减系数与腐蚀质量损失的函数关系；
考虑各力学参数腐蚀折减系数数据归一化和标准化处理，屈服强度腐蚀折减系数ky、抗拉强度腐蚀折减系数ku、伸长率腐蚀折减系数kΔ均与腐蚀质量损失率η呈线性负相关关系。
屈服强度腐蚀折减系数ky、抗拉强度腐蚀折减系数ku、伸长率腐蚀折减系数kΔ与腐蚀质量损失率η的函数关系分别为：
式中，a、b和c为基于步骤2耐候钢标准件单调拉伸试验结果，运用最小二乘法拟合得出的系数值，考虑腐蚀对材料力学性能的劣化作用，a、b和c均小于0；未腐蚀状态下，η=0，对应的各力学参数腐蚀折减系数均为1。
步骤6：建立耐候钢的三折线本构关系模型；所述耐候钢本构模型为三折线型模型，可考虑耐候钢应力-应变关系的三个关键阶段，包括弹性阶段、强化阶段和退化阶段。
所述耐候钢三折线应力-应变本构关系模型，其中，第一线性阶段由坐标点（0,0）和（0.002, fy）确定；第二线性阶段由坐标点（0.002, fy）和（0.2kΔ, fu）确定；第三线性阶段由坐标点（0.2kΔ, fu）和（δ, 0.85fu）确定。
步骤7：给定腐蚀质量损失，由步骤5获得耐候钢不同腐蚀环境下各参数腐蚀折减系数，进而获得不同腐蚀环境下耐候钢本构模型各参数和对应的三折线应力-应变本构关系模型。
本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现本发明第一方面及任意一种可选方式所述的腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法。
本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明第一方面及任意一种可选方式所述的腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提供一种腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法，能够方便、快速、准确地预测和计算耐候钢材在不同腐蚀环境下的力学性能。具体而言，至少能够实现以下一种或多种有益效果：
（1）耐候钢材腐蚀环境下的本构模型为三折线模型，形式简单，方便应用，只需给定腐蚀质量损失，即可获得不同腐蚀条件下耐候钢材的应力应变关系的相关力学参数。
（2）耐候钢材腐蚀环境下的本构模型计算方法，可考虑耐候钢应力-应变关系的三个关键阶段，包括弹性阶段、强化阶段和退化阶段。此模型能够完整而合理地表示出钢材随腐蚀程度增强的力学性能衰减情况。
（3）耐候钢材腐蚀环境下的本构模型计算方法可明确和量化腐蚀对耐候钢材受拉承载能力和变形能力的影响程度以及钢材对不同腐蚀条件的敏感程度。
（4）本构模型计算方法通过腐蚀质量损失来表示钢材锈蚀程度，该参数可避免腐蚀时间和腐蚀条件的局限，在不同腐蚀环境下均是通用的。同时模型中引入了一系列腐蚀折减系数，该系数基于耐候钢材腐蚀后拉伸试验数据归一化和标准化得来，对实际工程中的耐候钢结构耐腐蚀能力和腐蚀后力学性能的预测准确度更高，适用性更强。
（5）耐候钢材腐蚀环境下的本构模型计算方法能够反应不同腐蚀条件下耐候钢材力学性能，可据此进行腐蚀结构的数值分析，从而进行结构耐久性设计和全寿命周期内的服役安全水平评估。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是耐候钢盐雾腐蚀试验和单调拉伸试验的标准件示意图；
图2是耐候钢Q355NH屈服强度折减系数与腐蚀质量损失率的函数关系；
图3是耐候钢Q355NH抗拉强度折减系数与腐蚀质量损失率的函数关系；
图4是耐候钢Q355NH伸长率折减系数与腐蚀质量损失率的函数关系；
图5是耐候钢三折线本构关系模型示意图；
图6是腐蚀前后的典型耐候钢梁柱栓焊连接节点的力-位移曲线试验值与模拟值的对比图；
图7为本发明实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明提供的一种腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法，包括以下步骤：
步骤1：获得耐候钢单调拉伸试验标准件；步骤2：针对所述耐候钢标准件进行盐雾腐蚀试验和腐蚀后的单调拉伸试验，获得不同腐蚀条件下耐候钢标准件的力-位移曲线；步骤3：计算不同腐蚀条件下耐候钢材的力学参数，包括屈服强度fy、抗拉强度fu和伸长率δ，并以未腐蚀状态下耐候钢标准件的力学参数fy0、fu0和δ0为基准，计算所述耐候钢标准件的屈服强度腐蚀折减系数ky、抗拉强度腐蚀折减系数ku、伸长率腐蚀折减系数kΔ；步骤4：计算不同腐蚀环境下耐候钢标准件的腐蚀质量损失率η；步骤5：基于步骤3和4得出的数据，分别建立耐候钢屈服强度腐蚀折减系数、抗拉强度腐蚀折减系数和伸长率腐蚀折减系数与腐蚀质量损失的函数关系；步骤6：建立耐候钢的三折线本构关系模型；步骤7：给定腐蚀质量损失，由步骤5获得耐候钢不同腐蚀环境下各参数腐蚀折减系数，进而获得不同腐蚀环境下耐候钢本构模型各参数和对应的三折线应力-应变本构关系模型。
在一些实施例中，耐候钢标准件示意图如图1所示，图1是本发明方法对应试验环节盐雾腐蚀试验和单调拉伸试验的标准件构造示意图，（图中单位是mm），标准件呈两端宽中间窄的狗骨式试件，腐蚀试验中，标准件钢板表面会与环境介质发生氧化反应从而造成钢板锈蚀，腐蚀后的承载力测试试验中，标准件受拉直至断裂，与实际钢结构破坏模式和受力情况相似。需要说明，图1所示的标准件形式与构造并不应当理解为对本发明标准件的唯一性限定。
本实施例的耐候钢标准件的屈服强度、抗拉强度均是通过耐候钢标准件的拉伸试验力-位移曲线获得，耐候钢标准件的伸长率通过测量拉伸试验前后标准件的几何变化获得。
具体而言，耐候钢标准件的屈服强度腐蚀折减系数ky由下式计算：
ky=fy/fy0，式中，fy为耐候钢标准件腐蚀后屈服强度，fy0为耐候钢标准件未腐蚀状态下的屈服强度。
耐候钢标准件的抗拉强度腐蚀折减系数ku由下式计算：
ku=fu/fu0，式中，fu为耐候钢标准件腐蚀后抗拉强度，fu0为耐候钢标准件未腐蚀状态下的抗拉强度。
耐候钢标准件的伸长率腐蚀折减系数kΔ由下式计算：
kΔ=δ/δ0，式中，δ为耐候钢标准件腐蚀后伸长率，δ0为耐候钢标准件未腐蚀状态下的伸长率。
腐蚀环境下耐候钢标准件的腐蚀质量损失率η由下式计算：
η=(m0-m)/m0，式中，m0为耐候钢标准件腐蚀前质量，m为耐候钢标准件腐蚀后质量。考虑腐蚀过程水分的附着作用，腐蚀前后标准件均经过清洗烘干处理，而后进行质量测量。通过腐蚀质量损失来表示钢材锈蚀程度，可避免腐蚀时间和腐蚀条件的局限，保证模型在不同腐蚀环境下的适用性。
本实施例中，针对工程常用的Q355NH类耐候钢腐蚀后单调拉伸试验数据进行统计，结果见于表1。包括6个Q355NH耐候钢标准件（试验数据来源于2020年河北科技大学硕士论文“耐候钢耐蚀性能及腐蚀后力学性能研究”，试验条件为中性盐雾腐蚀，试验溶液是50g/L±5g/L的盐溶液，该溶液的pH值在6.5～7.2之间，腐蚀时间分别为6h、48h、96h）、3个Q355NHD耐候钢标准件（试验数据来源于2020年西南交通大学硕士论文“耐候钢和高性能钢的腐蚀疲劳性能研究”，试验溶液是质量分数3.5%的NaCl+浓度0.02mol.L-1的NaHSO3混合溶液，试验以60min为周期，浸润15min后干燥45min，干燥温度为70℃±2℃，相对湿度为40%±2%，腐蚀时间分别为0、6周、8周）、6个Q345CNH和HPS 485W耐候钢标准件（试验数据来源于期刊《中国公路学报》在2022年发表的文章“工业海洋大气环境下焊接耐候钢Q355NHD腐蚀后力学性能研究”35期(06卷):页码是168-179. 试验腐蚀方式为盐雾腐蚀，试验所用溶液为浓度为5%的NaCl盐溶液，该溶液的pH值为6.5，试验环境温度为35℃，试件腐蚀时的喷雾气压为110kPa，试验腐蚀周期为4小时盐雾状态和4小时停喷状态，腐蚀时间分别为0、20天、40天、60天）的常态与腐蚀状态下试验数据。表1中，腐蚀质量损失率η大于0时，对应试验数据为标准件腐蚀屈服强度fy、标准件腐蚀抗拉强度fu和标准件腐蚀伸长率δ；腐蚀质量损失率η等于0时，对应试验数据为标准件常态屈服强度fy0、标准件常态抗拉强度fu0和标准件常态伸长率δ0。
表1 耐候钢标准件常态和腐蚀状态下的力学性能参数
通过对试验结果进行分析，考虑各力学参数腐蚀折减系数数据归一化和标准化处理，给出耐候钢屈服强度腐蚀折减系数ky、抗拉强度腐蚀折减系数ku、伸长率腐蚀折减系数kΔ与腐蚀质量损失率η的函数关系。图2中实线代表耐候钢Q355NH屈服强度折减系数与腐蚀质量损失率的线性退化关系模型，图中点为试验值。图3中实线代表耐候钢Q355NH抗拉强度折减系数与腐蚀质量损失率的线性退化关系模型，图中点为试验值。图4是耐候钢伸长率折减系数与腐蚀质量损失率的函数关系，图4中实线代表耐候钢Q355NH伸长率折减系数与腐蚀质量损失率的线性退化关系模型，图中点为试验值，各函数关系具体分别为：
式中，a、b和c为基于耐候钢标准件单调拉伸试验结果，运用最小二乘法拟合得出的系数值，本实施例中，a、b和c分别为-1.094、-0.4728和-5.659。考虑腐蚀对材料力学性能的劣化作用，a、b和c均小于0；未腐蚀状态下，η=0，对应的各力学参数腐蚀折减系数均为1。从图2、图3和图4中可以看出，钢材腐蚀作用对以伸长率为代表的耐候钢变形性能影响显著，腐蚀对伸长率的劣化影响要大于腐蚀对屈服强度和抗拉强度的劣化影响。此外，试验数据点基本上均匀分散于图中直线两侧，表现出了较好的计算准确性。
本实施例中，耐候钢本构模型为三折线型模型，可考虑耐候钢应力-应变关系的三个关键阶段，包括弹性阶段、强化阶段和退化阶段。
图5中实线为未腐蚀状态下耐候钢三折线本构关系模型，通过各实心点坐标（0,0）、（0.002, fy0）、（0.2, fu0）和（δ0, 0.85fu0）确定了该模型。
对于耐候钢Q355NH，其屈服强度标准值为355MPa，抗拉强度标准值为450MPa，伸长率一般为25%。故上述坐标具体值分别为（0,0）、（0.002, 355）、（0.2, 450）和（0.25,382.5），图5中虚线为腐蚀状态下耐候钢三折线本构关系模型，通过各空心点坐标（0,0）、（0.002, fy）、（0.2kΔ, fu）和（δ, 0.85fu）确定了该模型。当腐蚀质量损失率为7%时，经计算，耐候钢屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为未腐蚀状态的0.923、0.967、和0.604倍。故腐蚀状态下耐候钢三折线本构关系模型的坐标具体值分别为（0,0）、（0.002, 327.66）、（0.12, 435.15）和（0.15, 369.88）。
图6是腐蚀前后的典型耐候钢梁柱栓焊连接节点的力-位移曲线试验值与模拟值的对比图（图中单位是mm）。力-位移曲线模拟值是应用本发明提出的一种腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法，通过ABAQUS平台引入钢材属性从而获得的有限元分析结果，其中，未腐蚀状态条件下的耐候钢梁柱连接节点的钢材本构关系通过图5中的实线模型获得，腐蚀状态条件下的耐候钢梁柱连接节点的钢材本构关系通过图5中的虚线模型获得。
本实施例中，针对某典型耐候钢梁柱栓焊连接节点进行腐蚀试验，通过控制腐蚀时间和腐蚀溶液浓度，将腐蚀质量损失控制在7%，并进行腐蚀前后梁柱节点的抗弯试验，获取腐蚀前后耐候钢梁柱栓焊连接节点的力-位移曲线。图6包括典型耐候钢梁柱栓焊连接节点构造图和腐蚀前后的耐候钢梁柱栓焊连接节点的力-位移曲线试验值与模拟值的对比图。通过ABAQUS有限元分析软件，对腐蚀前后耐候钢梁柱连接节点的抗弯试验进行数值模拟，数值模拟中的节点模型尺寸和约束条件等均与试验严格保持一致。有限元分析中，将上述图5的未腐蚀状态下耐候钢三折线本构关系模型引入耐候钢梁柱节点的腐蚀前节点抗弯试验模拟中，用以描述耐候钢腐蚀前力学性能；同时将上述图5的腐蚀质量损失率为7%时的腐蚀状态下耐候钢三折线本构关系模型引入耐候钢梁柱节点的腐蚀后节点抗弯试验模拟中，用以描述耐候钢腐蚀后力学性能。
本实施例中，应用本发明提出的腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法，对腐蚀前后的耐候钢梁柱栓焊连接节点的抗弯试验进行数值分析，梁柱节点的力-位移曲线试验值与模拟值吻合良好，充分说明了应用本发明方法可对耐候钢结构腐蚀条件下和未腐蚀条件下的力学性能进行准确计算和预测。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，该电子设备可以包括处理器901和存储器902，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
处理器901可以为中央处理器（Central Processing Unit，CPU）。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法。
存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法。
上述电子设备具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）、随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）、快闪存储器（Flash Memory）、硬盘（Hard Disk Drive，缩写：HDD）或固态硬盘（Solid-StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获得耐候钢单调拉伸试验标准件；
步骤2：针对耐候钢标准件进行盐雾腐蚀试验和腐蚀后的单调拉伸试验，获得不同腐蚀条件下耐候钢标准件的力-位移曲线；
步骤3：计算不同腐蚀条件下耐候钢材的力学参数，包括屈服强度fy、抗拉强度fu和伸长率δ，并以未腐蚀状态下耐候钢标准件的力学参数fy0、fu0和δ0为基准，计算耐候钢标准件的屈服强度腐蚀折减系数ky、抗拉强度腐蚀折减系数ku、伸长率腐蚀折减系数kΔ；
步骤4：计算不同腐蚀环境下耐候钢标准件的腐蚀质量损失率η；
步骤5：基于步骤3和4得出的数据，分别建立耐候钢屈服强度腐蚀折减系数、抗拉强度腐蚀折减系数和伸长率腐蚀折减系数与腐蚀质量损失的函数关系；
步骤6：建立耐候钢的三折线本构关系模型；
步骤7：给定腐蚀质量损失，由步骤5获得耐候钢不同腐蚀环境下各参数腐蚀折减系数，进而获得不同腐蚀环境下耐候钢本构模型各参数和对应的三折线应力-应变本构关系模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤1中，所述耐候钢单调拉伸试验标准件为两端宽中间窄的狗骨式试件，较宽部分和较窄部分由圆弧过渡，较窄部分为试件工作段，较宽部分为试验加载夹持段。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
步骤3中，所述耐候钢标准件的屈服强度腐蚀折减系数ky由下式计算：
ky=fy/fy0，式中，fy为耐候钢标准件腐蚀后屈服强度，fy0为耐候钢标准件未腐蚀状态下的屈服强度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
步骤3中，所述耐候钢标准件的抗拉强度腐蚀折减系数ku由下式计算：
ku=fu/fu0，式中，fu为耐候钢标准件腐蚀后抗拉强度，fu0为耐候钢标准件未腐蚀状态下的抗拉强度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
步骤3中，所述耐候钢标准件的伸长率腐蚀折减系数kΔ由下式计算：
kΔ=δ/δ0，式中，δ为耐候钢标准件腐蚀后伸长率，δ0为耐候钢标准件未腐蚀状态下的伸长率。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
步骤4中，所述腐蚀环境下耐候钢标准件的腐蚀质量损失率η由下式计算：
η=(m0-m)/m0，式中，m0为耐候钢标准件腐蚀前质量，m为耐候钢标准件腐蚀后质量，考虑腐蚀过程水分的附着作用，腐蚀前后标准件均经过清洗烘干处理，而后进行质量测量。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
步骤5中，考虑各力学参数腐蚀折减系数数据归一化和标准化处理，屈服强度腐蚀折减系数ky、抗拉强度腐蚀折减系数ku、伸长率腐蚀折减系数kΔ均与腐蚀质量损失率η呈线性负相关关系；
屈服强度腐蚀折减系数ky、抗拉强度腐蚀折减系数ku、伸长率腐蚀折减系数kΔ与腐蚀质量损失率η的函数关系分别为：
式中，a、b和c为基于步骤2耐候钢标准件单调拉伸试验结果，运用最小二乘法拟合得出的系数值，考虑腐蚀对材料力学性能的劣化作用，a、b和c均小于0；未腐蚀状态下，η=0，对应的各力学参数腐蚀折减系数均为1。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
步骤6中，所述耐候钢本构模型为三折线型模型，可考虑耐候钢应力-应变关系的三个关键阶段，包括弹性阶段、强化阶段和退化阶段；
所述耐候钢三折线应力-应变本构关系模型，其中，第一线性阶段由坐标点（0,0）和（0.002, fy）确定；第二线性阶段由坐标点（0.002, fy）和（0.2kΔ, fu）确定；第三线性阶段由坐标点（0.2kΔ, fu）和（δ, 0.85fu）确定。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1-8中任一项所述的腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法。
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|---|---|---|---|
| CN202310587240.5A CN116343969A (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种腐蚀环境下耐候钢材本构模型计算方法 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108520135A (zh) * | 2018-03-31 | 2018-09-11 | 大连理工大学 | 一种腐蚀管道Folias膨胀系数计算内压荷载的方法 |
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2023
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108520135A (zh) * | 2018-03-31 | 2018-09-11 | 大连理工大学 | 一种腐蚀管道Folias膨胀系数计算内压荷载的方法 |
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