金属搭接件是一种通过铆钉、螺栓等形式将金属构件连接在一起的承力机构,在环境作用下这种机构容易在金属之间发生腐蚀并引起结构膨胀,使其承载能力下降。针对这一问题,本文先采用元胞自动机方法,通过MATLAB编程建模并结合能斯特方程,对工程中常见的金属铁和铝两种材料在环境作用下的腐蚀损伤演化过程进行模拟,得到不同温度和水湿度环境下两种金属表面腐蚀损伤形态演化的拓扑图和腐蚀产物的体积膨胀比,结果表明:随时间增长,铝的腐蚀速率随时间逐渐减缓,而铁的腐蚀速率逐渐增大;铝的腐蚀产物较基体膨胀约6倍,铁腐蚀产物较基体膨胀约4倍;两种金属腐蚀表面形态随时间更加复杂。以上述模拟结果为依据模拟了金属铁和铝构成的搭接件在环境作用下构件间腐蚀产物膨胀和构建变形的演化过程,并结合梁理论对搭接件构件搭接板和铆钉的受力情况进行分析。结果表明:铁和铝搭接件接触面间发生缝隙腐蚀时,腐蚀产物膨胀引起搭接板产生弯曲变形,铁随时间腐蚀速率逐渐加快,而铝的腐蚀速率逐渐减缓。计算分析表明,搭接板受拉和端弯矩作用是引起搭接件结构失效破坏的的主要因素。论文主要内容:1.介绍了搭接件腐蚀损伤研究的背景和意义,综述了国内外有关搭接件腐蚀损伤的主要内容和研究方向。采用金属标准电极电位作为金属的材料参数,定义了模拟程序中表征金属材料及其溶解速率的参数—溶解概率以及环境因素温度和水湿度。2.模拟了铁和铝在不同环境条件下随时间增长时腐蚀形貌和腐蚀产物演化规律。以该模拟结果为基础,又模拟了两种金属搭接件腐蚀损伤演化过程,进而分析了随时间构件力学性能的演化规律。