随着我国一带一路的快速发展,圆形钢管在工程领域发挥着不可替代的作用,它的应用范围广泛,如各种用途的输送管道、空间网壳结构和海洋平台等。作为构成这些结构的圆形钢管而言,随着使用年限的增加,将出现不同程度上锈蚀的现象。这种锈蚀的出现会使钢管的有效厚度减小,降低了结构的承载能力,最终影响其使用寿命。所以,圆形钢管作为空间网格结构的主要构件,研究圆形钢管的极限承载力退化规律具有重要意义。本文通过建立具有随机点蚀的精细化数值模型,采用室内加载试验验证所建立模型的可靠性,分析轴压、受弯、压弯联合作用对锈蚀圆形钢管极限承载力的影响以及开展对其轴向刚度的规律的研究。研究内容及结论如下:1.阐述了锈蚀环境下钢材的研究情况,包括锈蚀钢材力学性能和锈蚀圆形钢管极限承载力的研究现状,介绍了圆形钢管的屈曲理论和锈蚀模型,通过ANSYS有限元分析软件建立了随机点蚀圆形钢管的有限元模型,针对其所建立的模型进行了验证试验,结果表明模型可以准确预测带有几何缺陷钢管的承载力。2.围绕圆形钢管的质量损失率,研究了圆形钢管的轴压承载力在随机点蚀下随质量损失率的退化规律。提出参数轴压承载力折减系数,用来量化锈蚀的厚度、锈蚀的平面尺寸、钢材等级、钢管的厚度等因素对随轴压承载力折减系数的影响。提出了相关轴压承载力折减系数的计算公式,该计算公式可以通过质量损失率准确的预测随机点蚀下的圆形钢管的轴压承载力折减系数。3.建立了随机点蚀圆形钢管的锈蚀模型,对锈蚀钢管模型的顶端施加横向荷载。通过非线性有限元分析,研究锈蚀坑几何尺寸、形状,锈蚀厚度,钢管直径和厚度对抗弯承载力的影响。结果表明将锈蚀坑形状简化为圆柱形是不可取的。钢管抗弯承载力的降低是因为锈蚀坑造成受压侧钢管壁发生屈曲现象。发现锈蚀坑的行数对抗弯承载力的影响很小,但位于较低行的锈蚀坑对抗弯承载力产生较大影响。4.通过对锈蚀钢管顶端施加压力和弯矩,开展了锈蚀钢管在受压作用下的抗弯承载力,钢管的二阶效应、锈蚀厚度、锈蚀坑直径、不同材料强度对锈蚀圆形钢管的残余抗弯承载能力的影响。提出了可以预测锈蚀钢管残余抗弯承载能力的理论计算公式,表明残余抗弯承载能力仅与质量损失率有关。5.研究锈蚀钢管在压力作用下的轴向刚度。研究表明点蚀作用下的刚度比均匀锈蚀下的刚度要低,验证初始刚度的降低系数可以准确预测初始刚度随质量损失的变化规律。总结了有关轴向刚度的分析公式。该论文有图78幅,表1个,参考文献100篇。