随着钢材在工程建设中的应用越来越广泛,腐蚀对在服役钢结构的影响日益突出,钢结构的腐蚀问题也越来越引起工程领域的重视。钢材的腐蚀不仅会造成材料的浪费,更重要的是腐蚀造成的结构截面损失及表面几何形貌的不均匀,使得钢材强度、塑性等材料性能严重退化,进而降低结构的承载能力和安全性能。因此,研究不同腐蚀程度钢材在单调拉伸荷载作用下力学性能的变化规律,探讨锈蚀钢材的本构响应,是研究既有钢结构安全性能与使用寿命的基础。论文通过室外大气中性盐雾周期喷雾加速腐蚀的方法,对无涂层Q235钢板进行为期一年多的加速腐蚀,以模拟海洋大气环境下钢材的自然腐蚀。并对钢材在中性盐雾环境下的腐蚀过程进行分析,建立了钢材锈蚀率与时间关系。借助PS50三维非接触式表面形貌仪测试了钢板腐蚀表面三维形貌图像、三维坐标等参数,比较了不同腐蚀程度钢板腐蚀形貌及局部腐蚀深度的变化特征;研究了粗糙度参数随腐蚀时间的变化规律;分析了不同腐蚀程度钢材锈蚀率与三维粗糙度参数S_a(S_q)、时间之间的关系,在幂函数腐蚀模型的基础上,引入粗糙度参数S_a(S_q),提出了联系S_a(S_q)与时间关系的锈蚀率计算模型,该公式模型较仅以时间为变量的幂函数模型,具有更好的拟合性;建立了局部腐蚀深度S_p、最大局部腐蚀深度S_z的计算公式;以最大蚀坑为研究对象,分析了最大蚀坑的深度、宽度、深宽比值与锈蚀率(时间)之间关系。论文通过钢材单调拉伸试验,比较了不同腐蚀程度钢材破坏形态、应力-应变关系的差异;研究了各力学性能指标与不同腐蚀表征参数之间的关系;由已有的三段式抛物线本构模型衍生出分式模型、对数模型和椭圆模型,并从以上四种模型中择优选择出椭圆模型作为拟合曲线公式,建立了中性盐雾环境下锈蚀钢材单调拉伸本构模型。研究结果表明,在中性盐雾环境下,钢材的腐蚀由局部腐蚀发展为不均匀腐蚀,且腐蚀方向先由纵向发展为主,逐渐转变为横向发展,纵横交替发展的腐蚀规律;并且建立不同表征参数之间的相互关系,能更准确地分析金属腐蚀变化规律;蚀坑产生应力集中是腐蚀钢材名义应力下降的主要因素;以多种表征参数共同建立的腐蚀钢材单调拉伸本构模型,能较好拟合真实的应力-应变曲线。