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龙图腾网获悉西南交通大学申请的专利钢结构腐蚀疲劳演化过程的模拟和预测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119601135B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411536835.9，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权钢结构腐蚀疲劳演化过程的模拟和预测方法是由张清华;唐琨;崔闯;李亚鹏;袁晓鹏设计研发完成，并于2024-10-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本钢结构腐蚀疲劳演化过程的模拟和预测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种钢结构腐蚀疲劳演化过程的模拟和预测方法，包括：建立钢结构整体有限元受力仿真模型，所述钢结构整体有限元受力仿真模型上预留有钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型插入缺口；建立钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型，所述钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型包含耦合关联的钢结构有限元腐蚀仿真单元和钢结构有限元疲劳仿真单元；将所述钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型插入绑定于所述钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型插入缺口中形成钢结构整体有限元腐蚀疲劳仿真模型；通过所述钢结构整体有限元腐蚀疲劳仿真模型的运算得到钢结构腐蚀疲劳演化过程的模拟和预测结果。实现了对腐蚀坑形成和裂纹扩展全过程的多尺度、耦合模拟。

本发明授权钢结构腐蚀疲劳演化过程的模拟和预测方法在权利要求书中公布了：1.钢结构腐蚀疲劳演化过程的模拟和预测方法，其特征在于：包括： 建立钢结构整体有限元受力仿真模型，所述钢结构整体有限元受力仿真模型上预留有钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型插入缺口； 建立钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型，所述钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型包含耦合关联的钢结构有限元腐蚀仿真单元和钢结构有限元疲劳仿真单元； 将所述钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型插入绑定于所述钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型插入缺口中形成钢结构整体有限元腐蚀疲劳仿真模型； 通过所述钢结构整体有限元腐蚀疲劳仿真模型的运算得到钢结构腐蚀疲劳演化过程的模拟和预测结果。 所述钢结构有限元腐蚀仿真单元为实体单元，所述实体单元被赋予了腐蚀损伤演化本构，所述腐蚀损伤演化本构用于计算实体单元的腐蚀损伤； 所述钢结构有限元疲劳仿真单元为内聚力单元，所述内聚力单元被赋予了循环内聚力本构，所述循环内聚力本构用于计算内聚力单元的疲劳损伤； 所述实体单元为一个多面体且每个表面对应存在一个厚度为零的内聚力单元；每个厚度为零的内聚力单元与该厚度为零的内聚力单元所在的多面体的表面之间共用该表面的各个顶点； 所述腐蚀损伤演化本构使用了实体单元腐蚀损伤速率来计算实体单元的腐蚀损伤；其中，所述实体单元腐蚀损伤速率按照以下方式获得： 首先，通过MATLAB程序在钢结构局部有限元腐蚀疲劳仿真模型的表面随机生成k个点蚀萌生位置坐标，并根据式37计算各点蚀位置的腐蚀速率缩放因子zk，将这些坐标及对应的缩放因子zk存入用户自定义子程序UMAT数组中；接着，获取实体单元积分点与各点蚀萌生位置的最小水平距离dk，赋予对应缩放因子zk；根据公共变量中储存的相邻单元节点及损伤信息，判断在当前分析步中进行腐蚀损伤累积的实体单元，并获取其数量然后联立式39及式40使之相等，得到当前分析步等效腐蚀损伤高度见式41；腐蚀坑底部呈现为弧形，以蚀坑中心为峰值，并以最小水平距离dk为基础，按照余弦函数关系向外递减，这将导致腐蚀损伤总量缩减，因此引入形状补偿因子Gs，由式42算得；考虑应力腐蚀效应最终通过式44获取实体单元腐蚀损伤速率； 其中： 式中，Z为腐蚀速率缩放因子，R为气体常数，γ为尺度参数，m为形状参数，u为均匀分布的[0,1]区间上生成的随机数； 式中：ΔDthe及ΔDfem分别为理论及数值计算得到当前分析步腐蚀损伤增量，hmod是与腐蚀深度方向一致的有限元模型高度，ntd为当前分析步进行腐蚀损伤累积的实体单元数量，nent为腐蚀子模型中实体单元数量，hte为当前分析步等效腐蚀损伤高度； 式中：dkn为实体单元n对应于k萌生位置的水平距离，rtk为当前分析步腐蚀坑半径； 式中：Rmax为蚀坑最大半径，变量p、q用以控制坑蚀半径变化； 式中：Rd为实体单元腐蚀损伤速率,I是变形的阳极电流，In是没有变形的阳极电流； 所述腐蚀损伤演化本构使用了腐蚀模型统计特征值来计算实体单元的腐蚀损伤；其中，所述腐蚀模型统计特征值按照以下方式获得： 通过式45获取腐蚀平均深度d； 将腐蚀表面切割为n×m个“像素点”，以模仿实测过程中的三维扫描视图，通过单元几何拓扑信息获取方格内腐蚀深度，通过式46及式47分别计算算术平均高度Sq及均方根高度Sa； 式中，v为腐蚀子模型中实体单元的数量，Dvcorrsion是实体单元的腐蚀损伤量； 式中，i，j为像素点坐标，di，j为方格内腐蚀深度。

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