يك مدل استوكستيكي خوردگي سازه هاي فولادي در معرض آب دريا

A stochastic corrosion model for structural steels subject to sea waters

بمنظور آناليز قابليت اعتماد سازه هاي فولادي كه در دريا بكار گرفته مي شوند و بالتبع درمعرض خوردگي ناشي از اثرات آب خورنده دريا هستند ضرورت دارد كه يك مدل فيزيكي كه نمايشگر رفتار عمومي خوردگي فولاد در معرض آب دريا باشد و نيزيك مدل استوكستيكي كه فرآيند خوردگي را بلحاظ رفتار احتمالاتي آن توصيف كند بكار گرفته شوند. دراين مقاله از مدل خوردگي ملچرز بمنظور توصيف رفتار فيزيكي خوردگي براي فولادهاي دريايي استفاده مي گردد. همچنين يك مدل احتمالاتي پيشنهاد مي شود كه درآن فرآيند خوردگي بصورت پلكاني مدل شده و هر پله آن يك پرش در مقدار خوردگي را نمايش مي دهد. طول زماني اين پله ها ثابت و تعييني گرفته مي شوند اما پرش آنان متغير هاي تصادفي مستقلي مدل مي شوند كه از توزيع گاما پيروي مي كنند. در اين نوشتار برخلاف فرآيند معمول گاما، پارامتر هاي شكل و مقياس توزيع هاي گاما در هر پله متفاوت گرفته شده و بنابراين خوردگي تجمعي در هر زمان دلخواه در طول عمر سازه جمع n متغير تصادفي با مشخصات احتمالاتي متفاوت خواهد شد. در اين تحقيق پس از ارائه مدل احتمالاتي اين فرآيند، شيوه اي جديد از كاربردروش تخمين پارامترهاي "احتمال حداكثر" با استفاده از داده هاي خوردگي در كانال پاناما ارائه مي گردد و در پايان از اين مدل براي آناليز قابليت اعتماد سازه هاي دريايي در معرض خوردگي در مناطقي شبيه وضعيت اقليمي كانال پاناما استفاده مي گردد. نتايج اعمال مدل پيشنهادي در خصوص داده هاي موجوي نشان مي دهند كه مدل انعطاف پذيري مناسبي را براي نمايش ميانگين و واريانس فرآيند خوردگي دارا مي باشد.

In order to perform reliability analysis of steel structures subject to sea waters and thus to corroding marine environments, it is necessary to use: a) a model describing physical behavior of corrosion in structures placed in these circumstances and b) a stochastic model describing probabilistic behavior of corrosion phenomenon along time. In this study, Melchers' model is employed as a physical corrosion model. Furthermore, a probabilistic model is proposed in which the corrosion process is discretized into a few steps each of which representing a jump/an increment in corrosion quantity. Despite having a pre-defined deterministic small duration, each step is modeled with an independent random variable following a gamma distribution. In this paper, in contrast to the conventional gamma process, the shape and scale parameters of the involving gamma distributions are different for each step. This will result in an accumulating corrosion process which is a sum of n different gamma distributed random variables in any arbitrary point of time. Herein, in addition, a new application of "maximum likelihood method" for estimating of model parameters is proposed. Panama Canal data for carbon and low-alloyed steels is used for the purpose of parameter estimation. Reliability analysis of a structure subjected to an environment similar to that of Panama Canal is then investigated. Implementation of the model proposed herein to data available indicates that it could be sufficiently flexible to show the mean and variance of the marine corrosion processes