2。2。3 有限元分析结果 。 8 

2。3 单向与双向拉伸下的有限元应力分析  12 

2。3。1 建模，网格划分和加载  12 

2。3。2 有限元分析结果  12 

2。4 不同深径比蚀坑的有限元应力分析 16 

2。4。1 模型建立 。 16 

2。4。2 有限元网格划分及加载  17 

2。4。3 有限元分析结果  17 

2。5 不同蚀坑间的距离的有限元应力分析  21 

2。5。1 模型建立 。 21 

2。5。2 有限元网格划分及加载 。。 22 

2。5。3 有限元分析结果  23 

2。6 不同蚀坑个数的有限元应力分析 。。 27 

2。6。1 模型建立  27 

2。6。2 有限元网格划分及加载  28 

2。6。3 有限元分析结果  29 

第三章 结论和展望  32 

3。1 主要研究成果 。 32 

3。2 展望 。 33 

致谢  34 

参考文献 。 35 

III

第一章 绪论

1。1  引言

金属材料被广泛地应用于各种工程结构中，但是由于金属的活泼性，容易受周围 各种不同环境的影响，绝大多数金属或多或少都会受到各种各样形式的损伤，腐蚀便 是其中一种典型的损伤形式。在由于腐蚀而产生的局部损伤处，会产生很大的应力集 中，从而加快对构件的破坏。据统计，腐蚀已经占到一些工程工业失效原因的 42%[1]。 腐蚀一般指的是金属和非金属材料在周围环境介质条件的作用下产生损耗与破 坏的过程。为了方便进行研究，考虑到不同要素对腐蚀的影响，因此腐蚀有好多分类 方法。（1）按腐蚀的环境介质条件可分为湿腐蚀，干腐蚀。（2）按腐蚀的形态可分为 全面腐蚀和局部腐蚀。其中局部腐蚀又可分为:点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等，(3)按腐蚀的机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀[2]。 许多行业与腐蚀都有直接或者间接的关系。比如在船舶行业中，由于大部分船舶采用的是金属壳体，受海水的温度、盐度、大气的温度、湿度的影响，在航行过程中， 腐蚀是影响船舶使用寿命的一大因素。而其中绝大多数的腐蚀都是湿腐蚀。全世界每 年由于腐蚀而导致的经济损失高达 7000 亿美元[3]。发生在船体上的腐蚀，不仅会破 坏船体结构的完整性，降低船体结构的强度，还会增加船舶在航行时受到的阻力，降 低航行速度，影响船舶的性能，严重的时候还会危害人们的生命财产安全[4]。在航空 航天行业中，虽然不用面临像船舶那样高盐度，高腐蚀性的海洋环境，但是由于运用 到高活泼性的金属，例如铝镁合金，并且飞机在航行过程中整体处在高速运动，局部 还存在高温和高压。因此对飞机腐蚀的防护和控制也十分重要。发生在飞机上的腐蚀 会严重影响飞机的使用率和运行寿命，增加飞机的维护成本，严重的还会在飞行过程 中造成机毁人亡的惨剧[5]。因此在国内外，都对在各种腐蚀条件影响下的飞机结构强 度和寿命的研究十分重视。论文网

在所有的腐蚀分类中，局部腐蚀是一种只发生在物体表面的一种腐蚀形式，相比 于全局的均匀腐蚀，它的危害性却严重得多。它约占机械腐蚀损坏总数的 70% [6], 由 于其不容易被发现，常常会引起爆炸、火灾等突发事故。而点蚀作为一种隐蔽性强、 破坏性大的局部腐蚀形式，也是全面腐蚀的最初的阶段。在腐蚀的最初期，常常在金 属表面的氧化层出现几个微米级，呈亚稳定性的微缺陷[7]。受腐蚀物的浓度和温度的变化，微型缺陷迅速增加，点蚀突然出现，金属就发生大规模腐蚀。由于点蚀是一种 由金属表面沿厚度方向内部发展的破坏形式，常常会使构件穿孔破坏，造成构件疲劳 破坏。在腐蚀条件下，点蚀坑周围所产生的微裂纹会加速腐蚀疲劳的速度，并且在裂 纹处存在着很高的应力集中。在外界的载荷作用下，随着蚀坑的不断扩大，腐蚀所导 致的裂纹长度很快达到临界长度，裂纹发生快速扩展，点蚀坑的深度也继续加大，最 终引起构件的过早破坏。因此研究在腐蚀条件下，点蚀的形成与扩展，点蚀坑及其周 围在载荷作用下的应力分布以及不同载荷条件下的应力分布对于估计构件的寿命，预 防和减轻构件的点蚀所带来的应力集中有着十分重要的意义。