[发明专利]一种海洋大气环境-拉伸载荷动态加载耦合试验及评价方法

说明书

本发明公开了一种海洋大气环境‑拉伸载荷动态加载耦合试验及评价方法，包括下列步骤，依次进行海洋大气户外环境拉伸载荷动态加载试验、海洋大气户外环境静态暴露试验，并进行循环试验，模拟装备(产品)实际服役的“工作‑停放‑工作‑停放”过程。本发明以断口形貌为评价指标，判断耦合试验断口形貌是否满足腐蚀疲劳断裂特征，试验是否达到环境腐蚀与拉伸动态载荷耦合效果；采用与耦合试验相同类型的材料验证耦合试验的普适性；与静态暴露试验相比，以抗拉强度和断后伸长率为评价指标，耦合试验加速倍率约为10倍。

技术领域

本发明涉及环境试验技术领域，具体涉及一种海洋大气环境-拉伸载荷动态加载耦合试验及评价方法。

背景技术

舰船、飞机、车辆等军用装备以及海上石油钻井装置、远洋海轮等民用产品在沿海/海上区域服役过程中，大量承力结构件不仅承受高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射和频繁的干湿交替等多种海洋大气环境因素的腐蚀作用，同时自身还遭受拉伸、弯曲、扭转等动态载荷影响，这种海洋大气环境腐蚀-动态载荷耦合作用极易加速承力材料的腐蚀疲劳裂纹扩展速率、降低其断裂韧性等，极大缩短材料的使用寿命，造成装备(产品)关键结构件的提前失效，甚至引发机毁人亡的重大灾难，严重威胁装备(产品)的安全可靠服役。因此，急需针对装备(产品)海洋大气环境服役中遭受大气环境腐蚀-动态载荷耦合作用特点，有步骤开展海洋大气环境-动态载荷耦合试验研究，而拉伸动态载荷作为装备(产品)服役中最常见的载荷形式之一，研究海洋大气环境腐蚀-拉伸动态载荷耦合作用意义重大，建立海洋大气环境-拉伸载荷动态加载耦合试验与评价方法，对于掌握环境腐蚀与动态载荷耦合作用过程材料损伤历程具有重要指导作用，丰富和发展海洋大气环境腐蚀-动态载荷耦合作用的相关理论具有重要的学术与理论价值。

目前，国内外对于海洋大气环境与拉伸载荷耦合作用下材料的性能退化规律研究主要集中于实验室模拟试验，通常包括两方面：一方面是进行循环交替试验，即分别采用不同的试验设备开展海洋环境腐蚀试验与拉伸载荷疲劳试验的循环交替试验，这种试验不能反映环境腐蚀-拉伸载荷的耦合作用；另一方面是进行协同试验，即在普通疲劳试验设备基础上增加能够模拟温度、湿度或污染介质等单一环境因素的试验箱，如CN203745216U公开了一种海洋环境模拟箱设备及电液伺服动静试验机，可实现试样在盐水浸泡、盐水涨落和盐水喷雾环境下的拉伸、压缩、弯曲等试验，这种试验虽然在一定程度上模拟了环境腐蚀-动态载荷作用，但其模拟的是单一盐水腐蚀，而不是高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射和频繁的干湿交替等海洋大气环境因素综合腐蚀作用。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明提供一种海洋大气环境-拉伸载荷动态加载耦合试验方法，其真实反映复杂海洋大气环境腐蚀与拉伸载荷耦合作用对材料性能退化影响，克服了传统实验室加速试验难以真实反映复杂海洋大气环境腐蚀影响，而自然环境静态暴露试验不能反映拉伸动态载荷影响的不足。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种海洋大气环境-拉伸载荷动态加载耦合试验方法，其特征在于：包括海洋大气户外环境拉伸载荷动态加载试验和海洋大气户外环境静态暴露试验，所述海洋大气户外环境拉伸载荷动态加载试验和海洋大气户外环境静态暴露试验依次交替循环；

其中所述海洋大气环境拉伸载荷动态加载试验的条件包括：

应力水平：0.25Rm，其中Rm为材料本身的抗拉强度；

加载频率：10Hz；

加载波形：正弦波；

应力比：0.1；

试验周期：包括短周期环境适应性考核和长周期环境适应性考核，其中短周期环境适应性考核的时间限为小于90天，所述长周期环境适应性考核的时间限为大于等于90天；

载荷循环加载频次：短周期环境适应性考核条件下每天加载一次；长周期环境适应性考核条件下，1周、2周、1月、2月或3月加载1次；