[發明專利]考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件抗震性能試驗方法

有效

• 申請號: 202011070501.9
• 申請日: 2020-10-08
• 公開（公告）號: CN112197926B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 宗亮;司啟;丁陽;李忠獻
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01N17/00;G01N3/32;G01N1/32
• 代理公司: 北京攀騰專利代理事務所(普通合伙) 11374
• 代理人: 彭蓉

1.一種考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件抗震性能試驗方法，包括：

(a)采用理論計算與實測的方式確定結構件的腐蝕程度η₁與疲勞損傷程度η₂；包括：

通過經驗公式或實測得出結構件的腐蝕程度η₁，通過經驗估計或實測的方式并采用雨流計數法對結構件在服役期內遭受到的交變疲勞荷載進行統計，得出結構件的疲勞損傷程度η₂；結構件的腐蝕程度η₁用失重率表示，即η₁＝Δm/m₀，其中m₀為結構件的初始重量，Δm為結構件經過腐蝕后的質量改變量；Δm由實測或者根據大氣腐蝕冪函數模型D＝A·tⁿ，進行計算得出，式中，D為腐蝕深度，A與n為與環境有關的常數，t為暴露時間；

通過經驗估計或通過實測結合循環計數法對結構件在服役期內遭受到的交變疲勞荷載進行統計，得出結構件的疲勞損傷程度η₂，將疲勞損傷程度通過損傷累計準則換算為應力幅值σ₁下的高頻振動次數n₁，即其中k為應力水平個數，n_i為各應力幅下的循環次數，N_i為不同應力水平對應的壽命，N₁為應力幅值σ₁對應的壽命；

(b)采用通電腐蝕與疲勞加載同時進行的方式或加速腐蝕-疲勞間歇循環加載的方式對結構件進行腐蝕與疲勞耦合作用下的加載，得到考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件；

其中，當采用通電加速腐蝕與疲勞加載同時進行的方式時，通過控制通電腐蝕的電流大小與通電時長控制結構件的腐蝕程度，根據通電時長調整高頻疲勞加載的頻率，實現對結構件進行腐蝕與疲勞耦合作用下的加載，得到考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件；

其中，當采用加速腐蝕-疲勞間歇循環加載的方式時，將腐蝕疲勞加載過程分為b個階段，在每個階段中將結構件放入加速腐蝕設備中進行加速腐蝕后采用疲勞加載裝置對結構件進行疲勞加載，重復b次腐蝕與疲勞的間歇性循環加載，得到考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件；

(c)對所得的考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件進行低周滯回加載，研究考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件的抗震性能；

其中，包括提取結構件經歷腐蝕疲勞損傷后的力學參數，研究不同服役年限下即不同腐蝕疲勞程度下結構件的抗震性能。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中，對應采用通電加速腐蝕的方式，根據腐蝕程度η₁計算通電腐蝕的時長其中F為法拉第常數，n為金屬通電腐蝕失去的電子數，M為金屬的摩爾質量，A為結構件與腐蝕溶液接觸的面積，i為電流密度，i＝I/A；根據通電腐蝕的時長t₁確定高頻疲勞加載的頻率加載的應力幅值為σ₁；從而對結構件同時對進行通電腐蝕與疲勞加載，得到考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中，對于采用加速腐蝕-疲勞間歇循環加載的方式，根據腐蝕量計算出加速腐蝕所需的時長其中v為加速腐蝕的腐蝕速度；將腐蝕疲勞加載過程分為b個階段，每個階段的腐蝕時長在每個階段中，將結構件放入加速腐蝕設備中進行加速腐蝕，腐蝕時間為t_b，腐蝕后將結構件從腐蝕設備中取出，采用疲勞加載裝置對結構件進行疲勞加載，疲勞加載的次數為加載的應力幅值為σ₁，疲勞加載完成后，將結構件放回腐蝕設備中進行腐蝕；重復b次加速腐蝕后疲勞加載，得到考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件。

4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中，通過定量腐蝕與定量疲勞耦合加載后所得的考慮腐蝕環境與荷載歷史影響的結構件進行低周滯回加載。