【腐蚀坑发展及其模拟方法研究的文献综述2000字】

腐蚀坑发展及其模拟方法研究的文献综述相关研究表明：典型的腐蚀坑发展过程可分为4个阶段:表面膜破裂、腐蚀坑生长、坑至裂纹转变和裂纹扩展REF_Ref73178605\r\h[36]。如REF_Ref73119864\h图14所示，在钢材表面涂层没发生破坏时，为无损状态，当涂层发生破坏时为有损状态。腐蚀疲劳分析的总体目的是在宏观裂纹出现之前预测材料的内部损伤，在大多数情况下，腐蚀疲劳寿命的预测是由腐蚀坑的生长和腐蚀坑到裂纹的转变决定的。图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s11腐蚀坑发展过程目前对于腐蚀坑形成疲劳裂纹机理国内外学者提出很多理论，主要包括REF_Ref73178951\r\h\#''[0''[37-REF_Ref73178953\r\h\#''0]''39]：（1）点蚀加速疲劳裂纹形成理论：由于金属表面电化学势能不均匀导致发生电化学反应从而形成腐蚀坑，由于腐蚀坑存在较大的应力集中效应，最终导致腐蚀疲劳裂纹的形成。（2）活化腐蚀理论：疲劳荷载作用下金属滑移带发生错位导致其表面电化学势能不均匀。滑移带错位变形区域为阳极和未发生滑移带变形区域为阴极形成电化学电池，阳极不断溶解，腐蚀坑逐渐变大，在疲劳荷载作用下最终形成疲劳裂纹。（3）保护膜溶解钝化理论：在腐蚀介质作用下，易钝化的金属会形成保护膜，在疲劳荷载及腐蚀介质作用下，钝化膜会发生破坏，从而发生腐蚀，后面又会发生钝化修护了保护膜，重复这个过程直到腐蚀疲劳裂纹形成。（4）吸附理论：活性颗粒吸附在金属表面，金属表面能降低，从而减弱了腐蚀的作用。其中点蚀坑加速腐蚀疲劳裂纹形成理论是常用研究腐蚀疲劳的理论之一。由于腐蚀坑形成及生长受自身材料本身属性，环境等因素影响，以及腐蚀过程比较随机且复杂，所以使腐蚀坑呈现的形状各式各样，大部分实际观测到的形状多为不规则的如REF_Ref73125314\h图15所示，学者对点蚀形状的简化做了大量研究，目前采用最多的是：半椭球形、圆柱形、圆锥形、球冠状。图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s12腐蚀坑各种类型的形貌点蚀的发展规律是相对随机和不可预测的，因此通常采用随机方法来描述坑生长特征，基于统计的腐蚀坑生长模型通常是根据实验记录数据建立的REF_Ref73182803\r\h[40]。JiangREF_Ref73183167\r\h[41]对用于桥梁的腐蚀高强度钢丝的疲劳性能进行了实验研究。在六个腐蚀等级下对钢丝进行了三维轮廓测量和疲劳测试。结果表明：实验点蚀深度服从正态分布，位置参数均随腐蚀程度的增加而增加；疲劳试验结果表明：腐蚀会导致锈蚀钢丝的疲劳寿命大大降低；ValorREF_Ref73183331\r\h[42]开发并验证了一种能够模拟点蚀的随机模型。坑的产生被建模为非均匀的泊松过程，模拟腐蚀坑开始的诱导时间被模拟为威布尔过程，认为指数分布和威布尔分布是腐蚀坑生长的可能分布，使用马尔可夫过程模拟了腐蚀坑的生长。随着世界范围内计算机水平的提升，数值模拟成为研究腐蚀坑特征的另一种有效的重要方法。ChenREF_Ref73182589\r\h[43]建立了进场动力学模型，预测具有微观结构异质性的材料（例如缺陷，界面，夹杂物和晶界）中的凹坑形状和损伤轮廓。HuREF_Ref73182482\r\h[44]运用ALE自适应网格技术运用有限元研究了在加速腐蚀过程在疲劳荷载作用下铝板上单个腐蚀坑生长腐蚀疲劳过程。研究表明：形状因子越大腐蚀疲劳寿命越短，腐蚀后期腐蚀坑由于产生大量损伤，其腐蚀坑周围应力发生重分布。郑宇倩REF_Ref73182331\r\h[45]使用元胞自动机法，模拟出腐蚀后的随机初始形貌，探讨了在预腐蚀情况下钢丝疲劳性能和实验加速腐蚀情况下钢丝腐蚀疲劳耦合的腐蚀疲劳性能，结果表明：预腐蚀情况下，腐蚀不规则尖角对锈蚀钢丝的疲劳性能影响很大；对于腐蚀疲劳耦合情况下，腐蚀初期，疲劳损伤累积比较小，以腐蚀占主导地位，腐蚀后期疲劳损伤累积很大，以疲劳为主导地位。CuiREF_Ref73182226\r\h[46]提出了一种预测溶蚀驱动的点蚀和应力腐蚀开裂的公式，还提出了以相场法建立了一个以位移、相场和溶解离子浓度为自由度的数值框架。现阶段研究表明：腐蚀坑发展存在多个阶段，腐蚀疲劳寿命主要是以腐蚀坑生长和坑转化为裂纹过程占主导。腐蚀形貌在腐蚀坑生长过程比较随机且各式各样，可以简化成半椭球形、圆柱形、圆锥形、球冠状。腐蚀坑由于发展相对随机和不可预测，相关学者发展了随机模拟方法和数值模拟的两种类型的方法来模拟腐蚀坑的发展。参考文献吴冲.现代钢桥[M].北京:人民交通出版社,2006.陈艾荣,阮欣.桥梁维护、安全与运营管理技术与挑战[M].北京:人民交通出版社,2013.陈惟珍.铆接桁架桥承载安全分析[J].中国公路学报,2000,13(4):53-56.王春生.铆接钢桥剩余寿命与使用安全评估[M].上海:同济大学出版社,2007.王春生,刘鑫,俞欣,等.基于无损探测信息的既有钢桥构件疲劳可靠度更新评估[J].土木工程学报,2010,43(8):81-87.史永吉,杨妍曼,李之榕,等.铁路“老龄”铆接钢桥剩余寿命评估[J].中国铁道科学,1994,15(1):66-81.LichtensteinAG.Thesilverbridgecollapserecounted[J].JournalofPerformanceofConstructedFacilities,1993,7(4):249-261.LittleRG.Controllingcascadingfailure:Understandingthevulnerabilitiesofinterconnectedinfrastructures[J].JournalofUrbanTechnology,2002,9(1):109-123.周修南,刘圣根,牛虹.圣水大桥倒塌的教训[J].钢结构,1997,0(1):21-27.HaoS.I-35Wbridgecollapse[J].JournalofBridgeEngineering,2009,15(5):608-614.藤原博,菅野照造.鋼橋の塗膜劣化と塗膜下腐食との相関性に関する研究[J].土木学会論文集,1996,537:167-181.名取暢,西川和廣,村越潤,等.鋼橋の腐食事例調査とその分析[J].土木学会論文集,2001,668:299-311.FisherJW.Fatigueandfractureinsteelbridges:casestudies[M].NewYork:JohnWiley&Sons,Inc,1984.SakaiM,HasebeT,MimaH,etal.Investigationintocorrosionofsurfacetreatedweatheringsteelbridgesformorethan30years[J].ZairyotoKankyo,2012,61(4):161-165.ImamBM,RighiniotisTD.Fatigueevaluationofrivetedrailwaybridgesthroughglobalandlocalanalysis[J].JournalofConstructionalSteelResearch,2010,66(11):1411-1421.LiuZ,HebdonMH,CorreiaJAFO,e