疲劳纵论-23：高强耐候钢焊接节点腐蚀演化与数智化性能预测方法

　　腐蚀问题是钢结构桥梁长期服役过程中最常见且严重威胁运营安全的病害之一，其造成大量钢材资源浪费和维养成本的增加。同时，防腐涂装在环境脆弱地区因环保问题实施困难，在一定程度上阻碍钢桥的推广应用。随着我国“双碳”政策的推进以及桥梁用钢绿色发展要求的提升，高强耐候钢在桥梁、建筑结构、海洋平台等大量基础设施建设广泛应用。与传统低碳钢相比，高强耐候钢的主要特点在于其特殊的化学成分，特别是铬、镍、铜等微量金属元素的添加。微量金属元素改善了锈层阳极离子选择性及组织结构，使得耐候钢能够在大气环境中自发形成致密氧化锈层，有效阻隔腐蚀介质对基材的侵蚀，达到“以锈养锈”的自我保护效果。耐候钢显著提高了抗腐蚀能力，延长了桥梁结构的使用寿命，减少了长期维护和更换频率，从而在桥梁全寿命周期内具备更高的经济效益。

　　随着新材料应用的不断拓展，耐候钢耐蚀性能对钢结构桥梁耐久性的影响机制亟需深入研究。耐候钢焊接节点区域表现出显著的疲劳敏感性，其几何构造和微观组织成分的复杂性使得腐蚀演变过程与基材显著不同。腐蚀演化与疲劳性能之间高度相关，揭示耐候钢焊接节点的腐蚀形貌演化及锈层保护机理，为深入理解运营过程中腐蚀疲劳演化行为提供重要基础。传统基于单一指标的疲劳评估方法在耐候钢焊接节点的腐蚀疲劳性能评估中，受到焊接节点腐蚀形貌复杂性及腐蚀-疲劳演化过程复杂性的限制，存在明显局限，亟需开发更为综合的评估方法。数智化技术，如纯物理驱动的数字方法、数据与物理驱动相结合的混合数字方法以及数字孪生技术等，可通过综合考虑多维影响因素，为预测钢结构在腐蚀疲劳等复杂环境中性能提供新思路，并为复杂演化行为的分析提供创新途径。

　　面向高强耐候钢在推广应用中需要解决的关键科学问题，本团队针对新型耐候钢材料及其焊接节点开展了系统研究。研究内容包括焊接节点腐蚀形貌演变及特征统计分析、腐蚀条件下锈层演化机制、耐候钢焊接节点疲劳性能及其损伤演化机制。在此基础上，面向数智化发展需求，提出了基于断裂力学的腐蚀疲劳多裂纹反演分析方法，并构建了考虑腐蚀-疲劳耦合同步效应的疲劳性能预测模型。最终，形成了涵盖腐蚀形貌演变、锈层演化、断裂机理、数智评价方法及预测模型等方面的系统研究成果，相关研究成果已在

　　本研究针对Q500qENH耐候钢焊接节点在盐雾腐蚀环境下的腐蚀形貌演化过程，采用了基于多尺度分析与电化学评估的系统研究框架，旨在为耐候钢材料在腐蚀条件下的耐久性预测和性能提升提供理论支撑。研究从微观锈层到宏观腐蚀形貌层面入手，整合腐蚀形貌表征信息、锈层结构成分信息、电化学腐蚀性能评估数据信息，构建了全面腐蚀分析模型。

　　试验设计并制造典型对接焊缝构造模型，试件材料为Q500qENH耐候钢，焊材采用与钢板耐候系数相似的耐候钢用JQ.MG62NH。采用80％Ar 20％CO

　　2混合气体保护焊工艺进行焊接，采用锯切法对焊接完成后的整片钢板进行切割，试件切割制造方案图1（a）所示，试件尺寸及焊接构造细节如图1（b）所示。采用型号为YWX-750的盐雾腐蚀箱为腐蚀试件提供循环恒定的腐蚀环境，如图1（c）所示。腐蚀试验采用中性盐雾作为腐蚀介质，采用质量百分数为5%的NaCl溶液（pH=6.5）。试验试样交错摆放在腐蚀试验箱内，如图1（d）所示。

　　不同腐蚀周期试样除锈处理前后的宏观形貌如图2所示。当腐蚀周期为20天时，母材区域呈现初步腐蚀特征，表现为粗糙度增加并伴随有局部范围的腐蚀坑，腐蚀坑以点蚀及面蚀的形式存在，热影响区腐蚀坑较为密集；当腐蚀周期为40天时，样品的腐蚀程度显著加剧，点蚀与面蚀在试件表面逐渐相互连接，形成更为复杂的腐蚀形貌，热影响区的腐蚀程度显著加剧，点蚀基本转化为面蚀；当腐蚀时间达到60天时，腐蚀坑分布范围基本覆盖到整个未经防腐保护区域，形成大面积的片状腐蚀坑。

　　采用三维非接触式表面形貌仪对除锈后中性盐雾加速腐蚀的焊接细节试件进行表面形貌测量，并划分母材（BM）与热影响区（HAZ）等典型区域。在此基础上利用计算机视觉和图像处理技术，开展腐蚀表面蚀坑的识别与特征提取工作，工作流程如图3所示。

　　在进行扫描时，扫描仪默认将扫描区域内的最高点设定为z坐标原点，并将正方向定义为向下。其他扫描点的z坐标值则表示该点相对于残余最高点的相对高度。非均匀腐蚀深度平均值t

　　ave可定义腐蚀均值平面，非均匀腐蚀深度标准差td可反映腐蚀深度的波动及腐蚀表面的粗糙程度，Sdr表示相对于定义区域的面积增大程度，Rp表征蚀坑造成的最大凹凸不平程度。图4展示了关键参数的统计分析和可视化结果。母材区及热影响区非均匀腐蚀深度平均值与标准差统计如图4（a）、图4（b）所示。两区域的非均匀腐蚀深度平均值随腐蚀周期增加逐渐上升，在40天后有所减缓。同一腐蚀周期，热影响区的非均匀腐蚀深度平均值t

　　ave高于母材区，而腐蚀深度标准差td低于母材区。母材区及热影响区界面扩展面积比与最大表面粗糙度统计如图4（c）、图4（d）所示。同一腐蚀周期内，热影响区的界面扩展面积比高于母材，最大表面粗糙度低于母材。综上，热影响区相比于母材区域表现为腐蚀坑更深、更均匀且腐蚀面积更大的腐蚀形貌特征。

　　为研究腐蚀产物微观结构形态和成分特征，通过SEM观察了样品腐蚀表面。图5显示了获得的锈层微观结构形态。通过既有文献中描述的α-FeOOH、γ-FeOOH和β-FeOOH等典型腐蚀产物的结构特性，可以初步确定图5（a）和5（b）中观察到的羽状结构对应于γ-FeOOH，图5（c）和5（d）中的针状结构对应于α-FeOOH，图5（e）和5（f）中的雪茄状结构对应于β-FeOOH。

　　图5 锈层微观结构形貌：（a、b）3000×和10000×放大倍率下同一区域的SEM图像；（c，d）3000×和10000×放大倍率下的另一个区域；（e，f）3000×和10000×放大倍率下的另一个区域图6中显示了母材不同腐蚀周期的锈层结构SEM测试图以及对应的EDS面扫元素分布结果。可见，母材锈层可较为清晰的分成内、外锈层。内锈层较为致密，而外锈层更为疏松，随着腐蚀周期的增加，内外锈层的厚度均逐渐增加。EDS元素分布检测结果显示，不同腐蚀周期内，母材锈层中的Cr、Ni、Cu以及Cl元素在致密的内锈层区域明显聚集，此与耐候钢的耐腐蚀机理密切相关。Cr离子通过水解形成的Cr（OH）₃以及脱水形成的Cr₂O₃可以作为Fe（O,OH）₆纳米网络的成核点，显著提高成核速率并增强锈层的致密性，同时将锈层的离子选择性从负电性转变为正电性。Cu元素在富集区域的化合物主要为CuO和CuFeO₂，通常作为腐蚀产物的成核点，有助于提高锈层的致密性。此外，由Mo、Ni和Co元素生成的化合物（如NiO、NiFe₂O₄、Ni（OH）₂、MoO₂和MoO₃）常作为腐蚀产物的成核点。通过改变锈层的结构、化学组成和电化学性质，这些元素优化了锈层的致密性、稳定性及离子选择性，显著提升了耐候钢的长期耐腐蚀性能。

　　图6 不同腐蚀周期母材锈蚀层的SEM和EDS结果：（a）20天；（b）40天；（c）60天图7中显示了焊缝不同腐蚀周期的锈层结构SEM测试图以及对应的EDS元素分布图。由图7可知，焊缝的锈层组织分为内外两层锈层结构，外锈层组织相比于层次分明的母材外锈层组织更加混乱，不同的组织在外锈层内相互交错。焊缝锈层中的元素分布通过EDS检测获得，可知Cu、Cr元素同样富集在内锈层处，而其他的微量元素Mo、Ni和Co等均遍布整个锈层中。Cl元素在腐蚀初期富集在内锈层附近，而随着腐蚀周期增加，外锈层中的致密组织对Cl也起到了阻碍作用。

　　图7 不同腐蚀周期焊缝锈蚀层的SEM和EDS结果：（a）20天；（b）40天；（c）60天

　　图8中展示了耐候钢焊接节点母材及焊缝在不同腐蚀周期下的锈层X射线衍射（XRD）检测结果。由图8（a）及图8（b）可知，母材锈层与焊缝锈层均主要包含Fe₃O₄/γ-Fe₂O₃、α-FeOOH以及γ-FeOOH，母材及焊缝锈层中Fe₃O₄/γ-Fe₂O₃的含量均达到一半以上，为锈层组织的主要成分。α-FeOOH/γ-FeOOH通常被用来描述锈层的锈蚀防护能力。图8（c）及图8（d）展示了锈层成分的相对含量及α-FeOOH/γ-FeOOH比值变化趋势。焊缝在腐蚀初期的α/γ比值（1.61）远高于母材（0.47），表明焊缝锈层在早期即形成更致密的保护层，并且相同时期的焊缝锈层α/γ比值均大于母材锈层。

　　图8 XRD测试结果：（a）不同腐蚀周期母材锈层；（b）不同腐蚀周期焊缝锈层；（c）不同腐蚀周期母材锈层不同成分含量；（d）不同腐蚀周期焊缝锈层不同成分含量

　　对焊缝区（WL）和母材区（BM）样品在不同腐蚀周期下的电化学阻抗谱（EIS）和Tafel曲线所示的等效电路用于对EIS曲线进行拟合，其中Rₛ表示溶液电阻，R

　　film为腐蚀产物膜电阻，Rct则代表电荷转移电阻。CPEfilm与CPEdl分别用来表示腐蚀产物膜和双电极层的恒相位元件，用以替代传统的纯电容元件，从而更准确地刻画体系的电容行为。

　　为评估不同区域锈层的电化学稳定性，引入电化学阻抗谱与极化曲线），对母材及焊缝区的锈层保护性能进行定量比较。如图10所示。图10（a）中显示了焊缝和母材的Nyquist图，随着腐蚀时间延长，焊缝区和母材区的阻抗弧半径均逐渐增大，表明锈层对离子传输和电荷转移的阻碍作用增强，从而有效降低了腐蚀速率，在各腐蚀周期，焊缝的阻抗弧半径始终大于母材，因而，同时期焊缝的耐腐蚀性更强。图10（b）为Tafei极化曲线。焊缝的腐蚀电位（E

　　corr）从20天的-0.53V变化到60天的-0.31V，超过了母材从-0.56V到-0.37V的变化。更正的腐蚀电位结合较高的电荷转移电阻，表明焊缝上更致密、更稳定的锈层有助于抑制腐蚀反应动力学。

　　进一步提出了Q500qENH母材与焊缝区域的腐蚀演化模型（图11）。在腐蚀初期，周期性干湿交替作用下，Cl⁻、O₂和H₂O共同作用于金属表面，促使腐蚀反应启动。由于焊缝区晶粒组织复杂，局部腐蚀行为表现出显著不均匀性，进而导致区域内氧浓度分布差异，形成氧富集区与缺氧区共存的局部环境。这种氧浓度梯度显著影响腐蚀产物的类型与结构：氧富集区域主要生成γ-FeOOH、α-FeOOH等产物，而缺氧区域则更易形成Fe₃O₄、Fe₂O₃等致密氧化物。该演化机制充分体现了焊接微组织特征对腐蚀行为与腐蚀产物形成路径的主导作用。

　　本研究围绕Q500qENH耐候钢焊接节点在腐蚀环境下的疲劳性能演化过程，构建了腐蚀后疲劳行为评估框架，旨在揭示腐蚀作用对疲劳失效模式、断裂机制及寿命退化规律的影响。通过设计多组典型对接焊缝试件，设置不同腐蚀周期，结合高频疲劳加载试验、断口宏微观观测与S-N曲线分析，系统解析了腐蚀诱发的裂纹多源萌生、扩展路径演变与疲劳强度变化规律，为腐蚀效应下耐候钢焊接结构的寿命预测与设计优化提供数据支撑与理论依据。

　　为探究不同腐蚀周期对疲劳性能的影响，设置了36根试件，分别对应20天、40天、60天三个腐蚀周期，每个周期分配12根试件。疲劳试验采用高频疲劳试验机进行，如图12所示，施加正弦交变荷载进行加载，所有试验的应力比均设定为0.1。本次试验设置了四种应力幅度，分别为140MPa、160MPa、180MPa和200MPa。

　　针对不同腐蚀周期（20天、40天、60天）的常规等厚对接焊缝试件，进行了常温条件下的疲劳性能试验，并对典型的疲劳失效模式进行了系统分析。根据裂纹扩展的路径与形态，疲劳失效模式可分为三类，如图13所示。第I类常规等厚对接试件常温下典型疲劳模式主要表现为表面裂纹，其未能贯穿厚度，焊根保持完整，失效速度相对较慢；第II类常规等厚对接试件常温下典型疲劳模式由于厚度方向的贯穿，裂纹已深入焊缝内部并穿透板厚方向，导致结构失效速度加快；第III类常规等厚对接试件常温下典型疲劳模式表现为裂纹同时贯穿长度和厚度方向，为最严重的失效模式，结构快速失效。

　　等厚对接试件典型常温疲劳断裂形貌，如图14所示。腐蚀后对接焊缝试件的疲劳断口呈现出明显的多裂纹开裂模式的特征，裂纹由多个独立的缺陷或应力集中点萌生，导致断口上分布有多个扇形或椭圆形的裂纹扩展区域。部分断口中存在明显的线源开裂特征，裂纹沿着一定的线性分布区域起始，并向外扩展形成连续的条带状形貌。多裂纹扩展过程中，不同裂纹相互影响并交汇，局部区域出现了阶梯状断面，这一现象是由于裂纹扩展速率及路径不均匀，导致裂纹高度差形成阶梯状特征。这些特征综合反映了材料在腐蚀环境下多源裂纹萌生与扩展的复杂性。

　　采用数码显微系统对试件断口附近区域表面进行观测，如图15所示。可见疲劳断口附近区域表面存在大量形状不一且随机分布的腐蚀坑，并且断口截面处同样存在连续分布的腐蚀坑。图16展示了腐蚀周期为20天及部分40天试件疲劳断面的典型微观特征。图16（a）和16（b）显示，腐蚀后对接焊缝试件表面分布有大量尺寸不一、轮廓清晰的腐蚀坑，腐蚀坑边缘呈现明显的轮廓突起，这些腐蚀坑普遍作为局部微观缺陷诱发应力集中，成为疲劳裂纹主要的萌生位置。图16（c）进一步揭示了裂纹由腐蚀坑底部或腐蚀坑边缘起始，沿腐蚀坑间弱区扩展的路径特征，裂纹扩展方向整体与腐蚀坑的排列方向呈一定的耦合趋势，说明腐蚀坑的空间分布对裂纹扩展路径具有导向作用。图16（d）清晰呈现了疲劳裂纹扩展区的微观条带特征，条带呈现出与裂纹扩展方向一致的带状分布，条带间距在微米尺度，表明裂纹在交变载荷作用下以较稳定的速率扩展。

　　图17展示了腐蚀周期为60天及部分40天试件的疲劳断面典型特征。由图17（a）和17（b）可见，疲劳断面与钢板表面交汇处呈现出连续的腐蚀沟槽分布形貌，腐蚀沟槽沿焊趾或断口附近分布，具有类似“波浪状”的形态特征，沟槽轮廓相较于早期腐蚀的腐蚀坑更为平缓和连贯，腐蚀深度沿焊趾方向呈现周期性波动。这类腐蚀沟槽区域易形成连续的应力集中带，易导致裂纹成带状起裂。

　　将疲劳数据点与拟合获得的S-N曲线和《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015）中规定焊接细节的名义应力强度曲线天时，大部分数据点位于FAT140曲线下方，表明腐蚀环境显著降低了疲劳寿命，此阶段数据分布集中，试件性能差异较小。腐蚀周期为40天时，疲劳性能进一步下降，大部分数据点显著低于FAT140曲线，离散性增大，部分试件表面锈层生成不均，局部腐蚀加剧，导致疲劳强度进一步减弱。腐蚀周期为60天时，疲劳性能趋于稳定，数据分布更加集中，离散性减小，虽然数据点仍低于FAT140曲线，但下降趋势有所放缓，稳定锈层有效阻止了进一步腐蚀，提升了抗腐蚀能力，疲劳寿命更趋一致。

　　为比较不同腐蚀周期对常规等厚对接焊缝疲劳劣化的影响，研究通过拟合固定斜率m=3的S-N曲线万次时的疲劳强度值（见表1），并对腐蚀周期对疲劳强度及疲劳开裂主导位置的影响进行了分析。无论腐蚀周期为20天、40天或60天，试件的疲劳开裂主导位置始终位于焊缝焊趾，腐蚀虽然显著影响了疲劳强度，但并未改变焊缝结构中应力集中的关键部位。在95%保证率条件下，疲劳强度的变化趋势与总体规律一致：20至40天期间下降5.16%，40至60天期间提升2.92%，进一步验证了稳定锈层在长周期腐蚀环境中的保护作用。腐蚀初期试件疲劳强度随腐蚀时间增加而下降，但当锈层形成并稳定后，疲劳强度开始恢复并趋于稳定。

　　本研究围绕腐蚀环境下钢结构焊接节点的疲劳寿命退化问题，提出了两种面向“数智化”建模与预测方向的路径，系统揭示多裂纹扩展干扰机制与腐蚀-疲劳耦合演化机制对疲劳失效过程的影响，旨在构建具备物理基础与智能耦合能力的疲劳寿命预测方法。第一种路径聚焦于疲劳裂纹自身演化规律，从裂纹相互干扰、扩展路径耦合等“力学主导机制”出发，提出融合裂纹形貌演变、应力强度因子扰动与裂纹重构准则的多裂纹扩展分析框架，实现多源裂纹扩展下的疲劳寿命反演预测。第二种路径则从腐蚀与疲劳的协同作用机制出发，构建融合腐蚀坑生长动力学、应力-电化学耦合机制与循环内聚力模型的“环境诱导型耦合机制”模拟方法，完成腐蚀坑-裂纹一体化建模与寿命预测。

　　本研究针对Q420qFNH耐候钢焊接节点中常见的多裂纹协同扩展问题，提出了一种融合多裂纹干扰机制的疲劳寿命预测方法。该方法基于裂纹间的应力场相互作用机制，构建了包含裂纹形态演化、应力强度因子干扰模型及裂纹重构准则在内的系统分析框架，旨在提高腐蚀后焊接细节疲劳寿命预测的准确性与适用性。

　　研究通过高频疲劳加载手段获取焊接细节在服役过程中的疲劳响应，并结合图19中的两类典型焊接构造—十字传力焊接节点与等厚对接焊接节点，提取裂纹起裂路径及扩展特征，为裂纹扩展行为建模提供了边界条件与形貌约束。

　　为了准确模拟腐蚀后多裂纹在焊缝细节中的协同演化行为，考虑半椭圆表面裂纹、贯穿板宽表面裂纹及边缘角裂纹三种不同情况应力强度因子的计算方法、焊趾放大效应、裂纹闭合效应以及多裂纹合并准则，并通过裂纹前缘形态函数动态更新裂纹形状，实现裂纹扩展方向与速率的逐步迭代。焊接细节相互干涉与融合多裂纹扩展疲劳寿命计算流程如图20所示。

　　图21展示了预测截面与实际断裂面之间的对比结果，表明所建立模型在裂纹扩展轨迹、合并位置及裂纹前缘几何形貌上的模拟结果与实测高度一致，验证了该方法在捕捉多裂纹演化路径方面的有效性。图22所示的S–N曲线表明，预测结果与实验数据拟合度良好，能够有效覆盖多裂纹干扰作用下不同应力幅与循环次数区间的疲劳失效行为。

　　本研究面向钢结构在腐蚀与疲劳耦合作用下的损伤演化问题，提出了一种融合循环内聚力模型与腐蚀损伤统计模型的数智化腐蚀-疲劳耦合模拟方法，以实现从腐蚀坑形成、裂纹萌生到最终断裂的全过程建模与寿命预测。该方法系统整合了腐蚀坑生长动力学、裂纹起裂与扩展行为以及应力-电化学作用机制，突破了传统方法中仅考虑单一腐蚀或疲劳作用的局限，建立了一个多源信息驱动的腐蚀-疲劳耦合损伤演化建模体系。

　　如图23所示，所构建模型通过耦合Turon-Costa循环内聚力模型、Gutman应力-电化学腐蚀理论与阳极溶解加速型裂纹扩展机制，形成统一的腐蚀-疲劳损伤计算框架。在数值实现方面，研究开发了耦合损伤子程序，结合二次开发与Python脚本控制，实现腐蚀形貌与裂纹传播行为的参数动态传递与耦合模拟。腐蚀损伤演化通过节点几何拓扑、应力及腐蚀速率等信息进行多时同步更新，裂纹扩展过程则通过Cohesive单元的疲劳破坏与能量释放行为模拟，体现疲劳损伤的累积效应。

　　为验证方法的有效性，本文采用文献中典型的腐蚀-疲劳耦合加载试验作为参考，获取不同腐蚀时长与应力水平下的疲劳寿命、表面形貌与断裂模式等关键指标。在此基础上，构建了同步考虑腐蚀坑演化与裂纹扩展的有限元模型，实现腐蚀-疲劳过程的统一建模（图24）。在仿真模型中部切出矩形缺口并插入腐蚀仿真子模型，通过绑定将二者连接。仿真子模型由实体单元与通过Python脚本全局插入的Cohesive单元组成。赋予腐蚀仿真子模型中的实体单元腐蚀损伤演化本构，赋予腐蚀子模型中Cohesive单元循环内聚力损伤本构模型。

　　仿线所示，腐蚀疲劳损伤过程中，腐蚀坑的演变在初期占据主导地位，而随着腐蚀坑的演化发展及疲劳加载的进行，疲劳裂纹在多处萌生并垂直于试件表面向下发展，多裂纹逐渐合并为单个裂纹，进而形成贯穿整个截面的裂纹面。疲劳寿命预测结果与实测数据对比见表2，平均相对误差为3.5%，验证了模型的预测精度与适应能力。

　　本团队围绕新型高强耐候钢材料及其焊接节点在腐蚀疲劳环境下的损伤演化机理及性能进行基础理论研究和创新实践，深入探讨了其腐蚀形貌演变、锈层演化机制、疲劳性能损伤演化机理以及数智化评价方法。研究通过分析耐候钢焊接节点在盐雾腐蚀环境中的腐蚀形貌演变，揭示了焊接节点不同区域在腐蚀过程中蚀坑特征差异，并进一步探讨了焊接节点不同区域锈层演化过程与组织结构差异。通过疲劳性能试验和损伤演化机制分析，揭示了腐蚀后耐候钢焊接节点疲劳断裂多裂纹扩展的作用机理，提出了考虑多裂纹效应的断裂力学反演方法，以及考虑腐蚀-疲劳同步效应的数字评估模型。上述研究为钢桥性能演化机制研究和数智化评估奠定了重要基础。概括而言，当前研究的主要结论如下：

　　（1）耐候钢焊接节点由于其微观焊接组织和宏观几何构造的特殊性，其腐蚀演化行为与母材存在较大差异。腐蚀作用进一步加剧了焊接热影响区疲劳薄弱点的形成。耐候焊缝表面锈层组织相比于母材更为复杂，复杂的锈层结构提供了多重保护层，增强了耐腐蚀性。焊接区域锈层有效减缓了腐蚀速率，为基材提供了额外的保护。系列发现为耐候钢焊接节点的腐蚀行为及其疲劳性能评估提供了新的认识。

　　（2）腐蚀后耐候钢焊接节点在疲劳荷载作用下呈现为多裂纹扩展断裂模式，腐蚀诱导的腐蚀坑为裂纹萌生提供多个独立源点，裂纹沿腐蚀坑间弱区扩展并相互交汇，形成典型的多裂纹协同扩展特征，局部区域出现阶梯状断面，反映出腐蚀诱导下裂纹扩展路径的高度非均匀性与演化复杂性。腐蚀后期形成的稳定锈层显著减缓了裂纹扩展速率，有效提升了疲劳强度并降低了寿命离散性，在抑制疲劳劣化过程中发挥了关键保护作用。

　　（3）围绕腐蚀环境下焊接结构的疲劳寿命预测难题，提出了两种面向“数智化”路径的建模方法。其一，基于多裂纹干扰机制构建断裂力学反演模型，准确模拟裂纹协同扩展行为及寿命演化过程；其二，融合循环内聚力模型与腐蚀损伤统计模型，建立腐蚀-疲劳耦合分析框架，实现腐蚀坑生长与裂纹扩展的全过程模拟。两种方法均能有效捕捉复杂损伤演化特征，预测结果与实测高度吻合。多源信息驱动的数智化方法可显著提升复杂腐蚀疲劳情形下的寿命评估能力，为钢结构服役安全性评价提供理论支撑。

　　[6]张清华, 唐琨, 崔闯, 等. 钢结构疲劳的“模—数”驱动理论模型与性能确定方法—以腐蚀疲劳问题为例[J/OL]. 土木工程学报, 1-16[2024-12-31].

　　[9]贾东林, 张清华, 陈李桥, 等. 随机腐蚀作用下在役钢桥疲劳抗力概率密度演化方法[J]. 中国公路学报, 2023, 36（05）: 163-174.

　　张清华，男，博士，教授，博导，西南交通大学钢结构桥梁疲劳研究方向带头人和研究团队负责人，四川省学术与技术带头人，中国钢结构协会钢结构杰出人才奖获得者。兼任中国钢结构协会桥梁钢结构分会副理事长、中国钢结构协会焊接与连接分会副理事长、中国钢结构协会专家委员会专家委员、《中国公路学报》编委等。目前主要致力于钢结构数智化工程研究，在钢桥智能建造和疲劳性能调控、疲劳失效机理与性能提升、结构性能智能监测和感知等方面取得系统性研究成果。近年来主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等课题100余项，研究成果在常泰长江大桥、深中大桥、港珠澳大桥等重大桥梁工程中得到成功应用。主持获四川省科技进步一等奖和中国钢结构协会科技技术进步特等奖各1项，获湖北省科技进步一等奖1项（排名2）、中国钢结构协会科技技术进步一等奖（排名3），获中国公路学会科学技术奖特等奖2项、一等奖1项。发表论文150余篇；出版专著4部，主/参编规范多部，获授权发明专利和软件著作权20余件。

　　崔闯，男，博士/博士后，特聘研究员、博导，四川省学术与技术带头人后备人选。兼任《中国公路学报》、《建筑钢结构进展》、《市政技术》和《交通科学与工程》青年编委和《Sustainability》编委，中国钢结构协会焊接与连接分会理事、秘书长等。主要从事钢桥疲劳失效机制、性能评估和性态演化智能监测检测研究，主持国家自然科学基金面上项目和青年项目、国家重点研发计划子课题等17项。发表高水平学术论文68篇（第一/通讯52篇），授权发明专利15件和软件著作权3项，出版专著1部，参编标准3部。获四川省科学技术进步一等奖1项（排名2）、中国钢结构协会科学技术特等奖1项（排名2）、中国钢结构协会科学技术进步一等奖1项（排名1）、湖北省科学技术进步一等奖1项（排名6）等科技奖励。

　　唐琨，男，博士研究生，主要从事耐候钢焊接节点腐蚀疲劳演化机理与数智化性能表征方法研究，发表SCI/EI论文10篇，获中国钢结构协会科学技术一等奖1项。

　　马燕，女，博士/博士后，主要从事耐候钢焊接节点腐蚀疲劳演化机理与性能评估方法研究，发表SCI/EI论文14篇，获中国钢结构协会科学技术一等奖1项。

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