腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究

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1、申请上海交通大学博士学位论文腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究学科专业：论文作者：指导教师：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院2013年5月ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofEngineeringDoctorMechanismStudyofPitEvolutionandCrackPropagationforCorrosionFatigueAuthor：HuangXiaoguangAdvisor：Prof．XuJinquanSpecialty：SolidMechanics

2、SchoolofNavelArchitecture，OceanandCivilEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversityMay,2013上海交通大学学位论文原剑性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导9币的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明弓l用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：o}j、小屯日期：世年』■,El』∑Et上海交通大学学位论文版权使用授

3、权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：保密口，在年解密后适用本授权书。不保密日。多、峻J指导教师签名：日期：坐d月—兰日13期：业年—上pj11-B上海交通大学博士学位论文答辩决议书itl。ll。llt8l。t11lll。19tt。lll3t11iL[所在姓名黄小光学号00

4、80109031固体力学学科}乜导教师许金泉答辩2013—05．1l答辩徐汇校区博学楼二楼会议室口期地点沦文题只腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究评语和决议：．刍p乙》>鹕专跎k也童疆边乌交旌柏纯今二-音t乞时意键鳓立孑9暑幸≥左诗．fV也．；芝k；lr土耄’·朱寻。厶l瓤、堇、如下：．。1．夏蔓3．k她；章娃唾；，心口詈弩岛：敏，毒易3、苌、移t移投j-；莹他地律，嘤燃差惫瓷糟差、凇呈八凇机3裂姒，埘盼谊土政；．；父冲3跏(z轺令皇访斗；羔琴曲偈准妊习裂娘鄂“¨～j罩N’7-怼；．知眦≥鼍譬如坪；-壶埔泡蝴乌描，妁瓣惦孓，心3艮泡黜‘到另诲之釜蹙量嚣‰川夸傻融

5、钴；可丧．姒琊排下jli甚苜璧囊蕾p享如捷建‘擞般怒轰鑫妻瓣端麓躐巍怒麓珐釜裹警妻薹≮髫嚣要塞兰掷童：粼?裳裳端鱼过瘩t絮腹；乏k等擗，哥赵蔓摄导专．≯詈鸽^引羔-勺呷莎民职务姓名职称单位签名li席仲政教授同济大学钟双笈铷ft委员霍永忠教授复旦大学搿+委委员张俊乾教授上海大学j宓忿毵．1¨3罾弋令峰蚕员／、李中华教授上海交通大学一A成琶眇委员王熙t}教授上海交通大学叭签委员名委员秘

6、5冯淼林研究员上海交通大学码太极腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究摘要腐蚀疲劳是金属材料在交变应力与腐蚀介质共同作用下发生断裂破坏的过程。工程中存在各种承受循环载荷的结构，如海洋结构

7、、石油化工设备、飞机结构等，其服役环境都具有不同程度的腐蚀性。腐蚀性环境会降低材料的断裂韧性，加快裂纹的萌生与扩展，降低结构服役寿命。腐蚀疲劳己成为工程中各种承受循环载荷结构面临的严重问题，腐蚀疲劳性能研究也成为工程结构耐久性与完整性设计的重要内容。迄今为止，有关腐蚀疲劳的理论与应用都得到了迅速的发展，但由于腐蚀疲劳过程非常复杂，涉及到力学、化学、电化学、金属材料学及冶金学等众多学科内容，还有许多问题没能得到很好的解决，绝大多数研究实际上只停留在实验规律的摸索方面，虽然也有不少关于腐蚀机理分析的研究，但仍缺少基于腐蚀疲劳机理及热力学平衡理论的腐蚀疲劳评价方法。随

8、着航天、海洋工程的飞速发展，结构腐蚀疲劳问题将更为突出，而现有研究成果远不能满足实际工程应用的需要。本论文结合腐蚀电化学原理、热力学原理，对材料腐蚀疲劳过程中点蚀演化、裂纹成核以及裂纹扩展过程进行机理研究。在此基础上进行腐蚀疲劳损伤研究，并建立合理的腐蚀疲劳损伤演化律。本文主要内容如下：(1)根据热力学基本原理，结合腐蚀疲劳点蚀演化和裂纹扩展的力学一电化学过程，建立腐蚀疲劳点蚀演化和裂纹扩展过程中的热力学基本方程，获得点蚀演化与裂纹扩展过程的热力学判据。(2)利用双变量半椭圆点蚀模型，建立腐蚀疲劳点蚀演化及裂纹成核的二维模型。建立点蚀演化过程中体系的热力学势函数

9、，导出点蚀形状参数随点蚀