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腐蚀环境下铝合金失效行为的预测

拓晓颖  
【摘要】:在各种工程应用中腐蚀非常常见,造成了巨大的经济损失和资源浪费,因此金属腐蚀的研究工作有着重要意义。铝合金作为一种绿色环保材料应用非常广泛,目前对于局部腐蚀造成的结构损伤预测仍存在较多问题。运用有限元分析方法预测铝合金在腐蚀环境下的失效行为是极其重要的,对于评估金属材料的强度及使用寿命都具有重要的学术意义和良好的应用前景。本文以6061铝合金轧制板材为对象,运用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、显微硬度计等设备研究6061铝合金在盐雾环境下的腐蚀行为,结合室温准静态拉伸试验,研究不同时间的盐雾腐蚀行为对6061铝合金力学性能的影响。研究表明:(1)6061铝合金在盐雾环境中发生局部腐蚀,以点腐蚀为主,同时伴随发生一定程度的晶间腐蚀和剥落腐蚀;(2)随腐蚀时间增加,6061铝合金的自腐蚀电位负移,极化电阻减小,腐蚀速率明显加快;(3)当腐蚀时间为60天时,抗拉强度降低约5%,而延伸率减小约50%,6061铝合金的力学性能主要受腐蚀坑的影响。通过LS-DYNA二次开发,在UMAT文件中自定义材料本构模型和失效准则。然后结合腐蚀坑深度对力学性能的影响,引入腐蚀损伤参数C,建立腐蚀损伤参数与断裂准则参数Wc的关系。根据不同腐蚀时间试验与仿真结果对比分析,证明通过该方法计算不同腐蚀时间对应的应变能累积量Wc'的正确性。并使用上述模型对盐雾腐蚀后薄壁结构压缩变形及失效行为进行仿真预测。


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