刘涛，穆志韬，牛勇

（海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛 266041）

30CrNi4MoA钢预腐蚀损伤应力强度因子有限元分析

刘涛，穆志韬，牛勇

（海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛 266041）

基于断裂力学理论，针对腐蚀损伤对金属结构造成的缺陷，应用ABAQUS软件分析了不同腐蚀年限的平均腐蚀深度对30CrNi4MoA钢应力强度因子的影响。通过统计分析获得腐蚀年限与该材料应力强度因子之间的关系。结果表明应力强度因子随腐蚀损伤的增加而增大。获得的数据为预测该材料金属结构剩余强度和剩余寿命提供了有价值的疲劳裂纹分析参数。

30CrNi4MoA；腐蚀；应力强度因子；ABAQUS

金属在大气环境中会逐渐产生腐蚀损伤，而腐蚀损伤是金属结构常见的缺陷，也是能够发展成疲劳裂纹的原因之一。对腐蚀损伤的结构进行准确的应力分析是保证结构安全可靠的关键。从断裂力学角度出发，一切断裂强度的评估都离不开应力强度因子的求解，而采用有限元数值方法求解是现在普遍采用的途径。本文基于断裂力学理论，利用ABAQUS软件研究了30CrNi4MoA钢预腐蚀损伤对应力强度因子的影响。

1 有限元模型的建立

1.1 材料和部件

30CrNi4MoA钢具有高塑性、高韧性和高疲劳强度，经常选用作为轴类零件和对接接头零件的材料。该材料的弹性模量为204GPa，泊松比为0.3。在ABAQUS软件中建立含接缝的部件模型，其中30CrNi4MoA钢在不同腐蚀年限的平均腐蚀深度等效为接缝的长度，腐蚀坑的底部等效为接缝的前缘。不同年限的平均腐蚀深度如表1所示。……