海洋工程结构钢的腐蚀疲劳数值模拟方法

基于多物理场耦合软件COMSOLMultiphysics和MATLAB的联合仿真，先建立海洋工程结构钢试件模型，再利用电化学、变形网格、固体力学和疲劳等模块构建了试件在不同温度人工海水中的腐蚀疲劳仿真模型，研究腐蚀与载荷之间的相互作用关系。结果表明：建立的数值模型能较好地模拟结构钢试件的活性溶解过程，腐蚀规律符合极化曲线参数，在人工海水溶液中，随着温度上升，试件腐蚀速率逐渐上升。在20℃人工海水中，试件5年的平均腐蚀厚度为399.4μm，而当温度上升至30℃时，试件5年的平均腐蚀厚度达490.7μm。载荷与腐蚀的耦合作用会加速试件腐蚀，一定范围内，试件所受载荷越大，则腐蚀速率越大。在20℃人工海水溶液下，试件在12.0 kN轴向拉伸载荷的作用下，5年的平均腐蚀厚度从399.4μm加速至416.3μm，试件的疲劳寿命也随着腐蚀程度的加深而不断减小。