锈蚀钢材表面重建方法及其受拉性能分析

摘要

锈蚀是户外服役钢结构力学性能退化的主要原因，本研究从输电铁塔角钢构件上取样，开展加速锈蚀试验。选取不同锈蚀程度的试件作为研究对象，借助三维扫描仪采集了试件表面形貌数据，分析了锈蚀宏观指标（锈蚀层厚度）和细观指标（分形维数）随锈蚀程度的变化规律。根据锈蚀试件表面的分形性质，提出以锈蚀率、锈蚀层厚度及分形维数为指标，通过随机中点位移法构造分形布朗曲面，实现对钢结构锈蚀表面的精准模拟。结合锈蚀试件三维轮廓曲面统计数据，建立了锈蚀试件的三维模型，并利用ABAQUS软件对模型的受拉性能进行了数值模拟。计算结果表明：所提出基于分形布朗运动（FBM）的锈蚀钢材受拉性能分析方法，能够有效将锈蚀指标引入锈蚀模型中，为评估非均匀锈蚀钢材的受拉性能提供了可行的方法。

关键词

输电铁塔 / 非均匀锈蚀 / 加速锈蚀试验 / 分形理论 / 表面重建 / 随机模型 / 受拉性能