风沙环境下钢结构涂层的冲蚀磨损力学性能研究

针对钢结构涂层耐久性受风沙侵蚀和劣化问题，在研究风沙环境特征和钢结构涂层力学性能的基础上，利用接触理论和LS-DYNA有限元分析程序分析了涂层受冲蚀时的最大接触动力、最大接触半径、最大接触应力，并分析了应力场分布规律和屈服极限风沙流速度。分析结果表明：最大接触动力、最大接触半径、最大法向动应力随冲蚀速度和角度的增加而增大，当冲蚀速度、角度分别为35m/s、90°时，其达到最大值4.09×10-2N、4.24×10-5m、1.08×107Pa；最大切向动应力随冲蚀角度的增加而减小，当冲蚀速度为35m/s 时，冲蚀角度为5°和90°时对应的应力分别为9.36×107Pa 和0；得到了涂层表面和内部应力场，在对称轴0.56z a=处，剪应力最大值0.277 pτ=1max 0，剪应力最大值点即是材料接触流动的起始点，因此可预计塑性流动将在涂层表面下方开始发生；当垂直冲蚀时涂层材料不屈服的极限射流速度为18m/s。