华南理工大学学报(自然科学版)

作者：何天涛, 牛天一, 王达磊

单位：1.同济大学 土木工程学院，上海 2000922.宁波市市政设施中心，浙江 宁波 315040

关键词：锈蚀钢丝,锈蚀坑,球谐函数,3维形态,疲劳寿命

基金：浙江省建设科研项目(2023K304)

吊索作为桥梁的关键承重部件，在运营过程中易受到外部环境作用而产生锈蚀，其中点蚀形成的锈蚀坑处因锈蚀坑的几何形态影响产生应力集中，直接影响在役桥梁的安全运营；提出精确的钢丝锈蚀坑形态拟合方法，是开展吊索疲劳寿命精细化分析的前提。锈蚀坑的几何形态具有复杂且不规则的特点，传统采用规则几何体拟合的方法会忽略局部几何不规则区域的应力集中；直接使用锈蚀坑原始点云数据进行存储和计算，虽然能够完整保留锈蚀坑几何信息，但数据量过大。为高效且精确地评估锈蚀坑几何形态，该文利用超景深显微镜采集蚀坑点云数据，引入球谐函数表征锈蚀坑的3维形态并简化锈蚀坑数据集，实现锈蚀坑的几何重构；建立ABAQUS有限元模型，将其与真实蚀坑、传统椭球拟合结果进行对比分析，以验证该简化与重构方法的有效性。结果表明：采用20阶球谐函数可实现锈蚀坑的有效简化，蚀坑数据集存储空间平均减少99.47%，且高度保留锈蚀坑的几何信息，疲劳寿命的平均误差为0.80%。该研究可为蚀坑的细观模型构建和数据集简化提供理论基础。

来源：2026年第2期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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