بررسی تجربی و عددی شکست ترد ناشی از خوردگی موضعی در اتصالات فلزی جوششده تحت شرایط بارگذاری چرخهای
کلمات کلیدی:
خوردگی موضعی, شکست ترد, اتصالات جوششده, بارگذاری چرخهای, خستگی خوردگیچکیده
خوردگی موضعی یکی از مهمترین مکانیسمهای تخریب در اتصالات فلزی جوششده تحت بارگذاری چرخهای، بهویژه در محیطهای خورنده، محسوب میشود. برهمکنش میان کاهش موضعی سطح مقطع ناشی از خوردگی، تمرکز تنش و بارگذاری متناوب، موجب تسریع آغاز ترک و بروز شکستهای ترد میگردد؛ با این حال، مکانیزمهای حاکم بر این پدیده بهطور کامل کمیسازی نشدهاند. در این پژوهش، بررسی جامع آزمایشگاهی و عددی شکست ترد ناشی از خوردگی موضعی در اتصالات فلزی جوششده تحت بارگذاری چرخهای ارائه شده است. آزمایشهای خوردگی–خستگی بر روی اتصالات جوششده فولادهای سازهای در محیطهای غنی از یون کلرید انجام شد و تمرکز اصلی بر شکلگیری حفرههای خوردگی موضعی و تکامل آنها به ترکهای غالب بود. بارگذاری چرخهای مکانیکی با نسبت تنش کنترلشده بهمنظور شبیهسازی شرایط کاری اعمال گردید. محل آغاز ترک، ریختشناسی شکست و مودهای گسیختگی با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شدند. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که خوردگی موضعی توزیع تنش در ناحیه گلویی جوش و منطقه متأثر از حرارت را بهطور چشمگیری تغییر داده و منجر به آغاز زودهنگام ترک و رفتار شکست ترد میشود. در کنار مطالعات آزمایشگاهی، یک چارچوب عددی مبتنی بر روش اجزای محدود برای شبیهسازی تجمع آسیب ناشی از خوردگی و رشد ترک تحت بارگذاری چرخهای توسعه داده شد. نتایج عددی تطابق مناسبی با دادههای آزمایشگاهی نشان دادند. این مطالعه دیدگاههای جدیدی در خصوص نقش خوردگی موضعی در شکست ترد اتصالات جوششده ارائه کرده و مبنایی برای بهبود مدلهای پیشبینی عمر سازههای فلزی فراهم میکند.
مراجع
Zhang X, Liu Y, Wang Y, Shi Y. Corrosion fatigue behavior of welded high-strength steel joints under cyclic loading in marine environments. Corrosion Science. 2020;170:108692.
Hosseini S, Darabi R, Karlsson L. Localized corrosion mechanisms and their influence on fatigue crack initiation in welded steel structures. Engineering Failure Analysis. 2020;115:104660.
Turnbull A, Zhou S, Yates J. Corrosion pit to crack transition in structural steels exposed to chloride environments. Corrosion Science. 2021;190:109651.
Zhao X, Jiang W, Dong J. Experimental study on corrosion-induced degradation of fatigue life in welded joints of structural steels. International Journal of Fatigue. 2021;143:105991.
Li H, Zhang P, Wang Z. Numerical modeling of corrosion fatigue crack growth in welded metallic joints considering pit geometry. Engineering Fracture Mechanics. 2021;253:107865.
Qian G, Chen J, Guo X. Effect of localized corrosion on brittle fracture behavior of welded joints under cyclic loads. Materials Science and Engineering A. 2022;832:142439.
Zhang Y, Fang H, Liu C. Multiscale experimental analysis of corrosion-induced crack evolution in welded steel joints. Materials & Design. 2022;223:111189.
Wang R, Song Y, Li S. Coupled experimental–numerical investigation of corrosion fatigue in welded structures subjected to variable amplitude loading. International Journal of Mechanical Sciences. 2022;225:107345.
Chen Z, Huang Y, Wang X. Localized corrosion-driven brittle failure mechanisms in welded joints of offshore steel structures. Ocean Engineering. 2023;266:113079.
Luo Q, Deng Y, Sun J. Influence of corrosion pit morphology on fatigue crack propagation in welded metallic joints. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2023;46(6):1881–1896.
Zhou L, He J, Liu Z. Experimental characterization and numerical simulation of corrosion fatigue damage in welded steel joints. Engineering Structures. 2024;297:116850.
Rahman M, Alam S, Roy S. Cyclic loading response and corrosion-induced brittle fracture of welded joints in aggressive environments. Journal of Constructional Steel Research. 2024;214:108275.
دانلود
چاپ شده
شماره
نوع مقاله
مجوز
حق نشر 2024 مجله علمی مطالعات پژوهشی در مهندسی مکانیک آینده
این پروژه تحت مجوز بین المللی Creative Commons Attribution 4.0 می باشد.
