石墨烯纳米片对镁基复合材料的微观组织与腐蚀形貌影响研究.pdf

第4 1卷 第4期 佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)V o l.4 1N o.4 2 0 2 3 年0 7月 J o u r n a l o f J i a m u s iU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n)J u l y 2 0 2 3文章编号:1 0 0 8-1 4 0 2(2 0 2 3)0 4-0 1 0 9-0 4石墨烯纳米片对镁基复合材料的微观组织与腐蚀形貌影响研究尹冬松1,2,王 锰2,张游游2,刘志远2(1.广东海洋大学机械工程学院,广东 湛江5 2 4 0 8 8;2.黑龙江科技大学材料科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨1 5 0 0 2 2)摘 要:以高纯镁粉和石墨烯纳米片(GN P s)为原料,采用超声复合电磁搅拌法制备M g-GN P s复合材料粉末,通过热压烧结制备镁基复合材料块体。研究添加GN P s对镁基复合材料的微观组织、显微硬度和腐蚀形貌的影响。研究表明:热压烧结纯镁和M g-0.2 GN P s复合材料的晶粒由等轴晶组成,M g-0.2 GN P s复合材料晶界处有氧元素和碳元素富集,GN P s可以使镁基复合材料的显微硬度有所提升。纯镁和M g-0.2 GN P s材料经7天H a n k s溶液浸泡后,观察其腐蚀形貌。可知添加0.2 w t%GN P s后,材料的腐蚀空洞尺寸略有增加,热压烧结纯镁材料腐蚀以大面积的点腐蚀为主,M g-0.2 GN P s复合材料腐蚀表现为晶粒边界腐蚀。关键词:镁基复合材料;石墨烯;腐蚀形貌;热压烧结中图分类号:T G 1 4 6.2 2 文献标识码:A0 引 言骨组织植入材料具有惰性和可降解两种,而生物降解的植入材料,因其可以避免二次手术而造成的病痛和经济损失而受到了广泛的关注,被称为“智能”植入物。可生物降解植入物的主要优点是它们在生理环境中的降解特性1,2。而惰性植入材料,治疗骨缺损的缺点之一,是一旦组织得到充分治疗 而恢复,应进 行另一种手 术切除植 入物2,3。因此,可降解植入材料,可以使惰性植入材料引起的持久困难(包括长期内皮功能障碍、永久性躯体刺激和慢性炎症性局部反应)得以减少或消除1,4,5。对比传统的惰性医用金属材料,镁合金性能更活泼,具有优异的生物可降解性,且镁合金的物理机械性能最接近人体的皮质骨,是理想的骨植物器械材料6。在骨-器械界面建立和维持成熟骨是骨科植入材料长期成功的关键。镁合金由于其生物可降解性、天然骨组织的力学相似性以及成骨潜力,并且在体内不抑制间充质干细胞(h BM S C s)的成骨特性,成为有前途的承重骨科植入物的候选材料;镁合金和人骨的弹性模量及密度比其他医用金属材料更接近,生物相容性更好,可降解更安全。镁合金骨植入材料不会引起骨骼愈合过程中的应力遮挡效应及机体组织炎症,而且在完成骨折固定愈合之后,其自然降解产物能被人体吸收或排出体外,从而避免了传统接金属骨材料的二次手术取出的风险7。由于镁合金比较活泼,电极电位较负,特别是在含有氯离子腐蚀液中,容易被腐蚀,因此造成力学性能迅速下降,过快的释放M g2+,也给机体代谢带来了负担。因此,提高镁合金的腐蚀性能成为研究热点之一。大量研究人员设计了并制备了二元、三元及多元镁合金,利用M n,Z n,C a,S r,L i,S n及稀土元素等进行合金化,探索合金元素对镁合金显微组织演化规律探索了不同显微组织在体液中腐蚀性能、腐蚀模 式与显微组织的关系;从而得到改善其腐蚀性能内在机理,也有研究者采用热处理和热挤压等加工改善镁合金生物力学性能;还有研究者利用表面处理来降低其在植入初期的降解速率,进而避免初期的机体反应8-1 0。石墨烯是一种独特的二维碳材料,含有单层碳收稿日期:2 0 2 3-0 4-2 0基金项目:黑龙江省自然科学基金项目(LH 2 0 1 9 E 0 8 2);黑龙江省省属高校基本科研业务费项目(2 0 1 8-KY YWF-1 1 5 3)。作者简介:尹冬松(1 9 7 4-),男,黑龙江庆安人,教授,博士,研究方向:新型镁基复合材料。佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2 0 2 3年原子,通过s p2共价键连接在一起,具有超高的比强度和比刚度,是良好的金属材料增强体,更令人振奋的是,经研究石墨烯具有良好的抗菌性能。这种独特的性能能够减轻或者消除,植入初期细菌所带来的炎症,减少或者的痛苦,增加植入成功的几率。石墨烯是可降解材料,近些年欧盟最大的研发资助项目之一“石墨烯旗舰”项目的研究团队发现,人体内的一种酶可以对石墨烯进行生物降解。研究显示,名为“髓过氧化物酶”(M y e l o p e r o x i d a s e),其可以对进入到人体的石墨烯进行分解,进而变成完全无害的产物,从而实现材料的全部降解且保证良好的生物相容性1 1。基于此,以纯镁为基体,探索GN P s对镁基复合材料微观组织和腐蚀行为影响,期待为以后医用可降解镁合金基复合材料的研发提供一些基础实践支撑。1 实验方法1.1 实验材料镁粉,平均颗粒3m5m,纯度9 9.9%,球形粉,来自上海攀田粉体材料有限公司;石墨烯纳米片,纯度9 9.9%,片径1m3m,厚度1 n m5 n m,来自南京先丰纳米材料科技有限公司,添加到镁基复合材料中的含量为0.2 w t%。1.2 实验仪器及方法采用3 6 0 HT型超声振荡器对石墨烯及复合材料粉体进行超声分散,采用D F-2型恒温水浴锅对复合材料粉体进行恒温磁力搅拌,将混合浆液在S H Z-D循环水式真空泵 中过滤抽干 后,用WG L-6 5 B型干燥箱中烘干,最终以获得含有均匀石墨烯的干燥复合材料粉末。取出复合材料粉体研磨后先放入石墨模具再放入Z T-4 0-2 0 Y型热压烧结炉烧结以制备复合材料试样。粉末在6.6 71 0-3p a的真空度,5 5 0的环境下热压烧结,高温区保温保压1 h,随炉水冷至9 0以下取样。采用HH-A恒温水浴锅进行3 7恒温浸泡实验,浸泡溶液为H a n k s溶液,成分为(g/L):8.0 N a C l,0.4 K C l,0.0 6 N a2H P O41 2 H2O,0.0 6 K2H P O4,0.3 5 N a H C O3,0.2 M g S O47 H2O和0.1 4 C a C l2混合去离子水溶液,浸泡时间为一周,浸泡前后测量试样质量和表面积,浸泡后用2 0%的铬酸清除腐蚀产物。试样在砂纸打磨、机械抛光后进行腐蚀,腐蚀液为3%硝酸酒精溶液,运用Z s i s sL a b.A 1德国蔡司显微镜观察金相,运用日立S U 5 0 0 0型扫描电子显微镜观察镁基复合材料的微观组织和腐蚀形貌,采用HY S T-1 0 0 0型显微硬度仪测试试样显微硬度。2 结果与分析2.1 镁复合材料微观组织分析图1为纯镁烧结材料和M g-0.2 GN P s复合材料的金相组织,可以看出热压烧结后,两种材料的晶粒都呈等轴状,两种材料都呈现大晶粒和小晶粒混杂情况,晶粒之间尺寸差距较大。图2为添加0.2 w t%的石墨烯/镁基复合材料的S EM照片和能谱分析图。从图1 a可知,真空热压烧结后镁基复合材料的晶粒大部分为等轴晶,图2 b为该复合材料的能谱分析,可以看出晶粒周边有氧和碳元素的富集,其中碳和氧元素的富集程度较高,分别达到3 8.4 0 a t%和2 7.6 8 a t%(表1所示)。分析认为,镁粉活性较高,在空气中表面会有轻微氧化,而生成氧化镁,在热压烧结过程中,由于晶粒边界处缺陷较多,便于氧元素的扩散和聚集,因此晶粒边界发生氧元素富集,而石墨烯在分散和烧结过程中也易于分布与晶粒或者颗粒边界。一般来讲,石墨烯与镁之间不润湿,因此很难形成良好的界面结合,但是本文中的镁颗粒表面的微量氧会改善这种界面结合。袁秋红等在T EM形貌研究中发现,石墨烯与镁热压烧结过程中氧原子起到了桥结的作用,石墨烯纳米片呈“竖立”状态嵌入在镁基体中,可以与镁 基 体 形 成 较 紧 密 的 界 面 结 合6,7。此 外,GN P s与-M g基体的交界面非常干净整洁,界面处未观察到孔洞、裂缝等缺陷,表明GN P s与-M g基体界面结合很好1 2,1 3。本文在晶粒边界处发现了氧和碳的富集,结合前期研究结果和相关文献,推测可知,石墨烯易于分布于镁基体晶粒边界。而晶界处富集的氧原子促进了GN P s与-M g基体的界面结合。表1 晶界处能谱分析E l e m e n t A p pI n t e n s i t yW e i g h t%W e i g h t%A t o m i c%C o n c.C o r r n.S i g m aCK4.5 80.3 1 5 62 6.6 80.9 93 8.4 0OK9.3 10.6 6 7 92 5.6 20.6 42 7.6 8M gK 2 4.6 40.9 5 1 14 7.7 00.7 43 3.9 2T o t a l s1 0 0.0 01 0 0.0011第4期尹冬松,等:石墨烯纳米片对镁基复合材料的微观组织与腐蚀形貌影响研究2.2 复合材料硬度分析复合材料的显微硬度分析结果如表2所示。进行了五次测量,并取了平均值作为最终硬度。结果表明,添加0.2%的石墨烯纳米片可以使镁基复合材料的硬度略有提高。查阅相关文献分析其原因可知,这主要是GN P对镁基复合材料的位错运动有明显的阻碍作用1 2,1 3。a 纯镁烧结材料 b M g-0.2 GN P s复合材料图1镁及镁基复合材料的金相组织a S EM形貌 E D S分析图2 M g-0.2 GN P s复合材料微观组织及能谱分析表2 添加石墨烯镁基复合材料维氏硬度参数实验组左上角左下角右上角右下角中心点平均值1(M g)5 0.6 44 9.9 05 1.9 35 1.1 65 0.6 75 0.8 72(M g-0.2 GN P)5 6.8 25 8.9 35 9.8 25 5.8 35 9.8 75 8.2 72.3 复合材料腐蚀形貌分析M g和M g-0.2 GN P s复合材料在H a n k s溶液中浸泡一周后的表面形貌如图3所示。由图3可知,纯镁烧结材料和M g-GN P s复合材料都发生了严重的腐蚀,二者的腐蚀都呈现严重的局部腐蚀。这是因为镁作为最为活泼的金属材料之一,纯镁的电极电位较低,镁腐蚀产生M g(OH)2和H2,M g(OH)2疏松,腐蚀易于透过该层产物而继续进行。但该层腐蚀产物也有一定的延缓腐蚀作用,而在含有氯离子的水溶液中,其耐蚀性会进一步降低,这主要是含氯离子液体能够加快进入腐蚀产物1 4,1 5。本文所采用的H a n k s溶液中含有大量的氯离子,因此而造成严重的局部腐蚀。从图3 b和d扫描电镜照片中可以看出,二者的腐蚀形貌有明显区别,纯镁表面有大量的腐蚀孔洞,空洞数量显著高于镁基复合材料。而添加0.2 GN P s后,腐蚀行为发生变化,腐蚀空洞数量有所降低,但腐蚀空洞的尺寸明显增大,且腐蚀空洞大多数在晶界处延伸。在腐蚀空洞处发现了石墨烯纳米片,石墨烯纳米片因为与镁基体有较好的结合,所以较为牢靠的附着与镁基体之上,而未发生脱落。该状态石墨烯在体内有望实现抗菌和消炎作用,对植入后,伤口愈合将起到积极作用。对比两种材料的腐蚀形貌可知,添加石墨烯后的镁基复合材料的腐蚀行为与纯镁烧结材料明显不同,前者为大面积的点腐蚀,后者为较为严重的晶间腐蚀和点腐蚀混杂。分析认为,在热压烧结过程中石墨烯和氧化镁富集复合材料的晶界处,造成其界面数量高于纯镁烧结材料,其晶界处的微区内应力也将明显增加,一般来说界面和应力的增加会加速镁基复合材料晶界处的腐蚀,而造成显著的晶间腐蚀。111佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2 0 2 3年a M g低倍 bM g高倍c M g-0.2 GN P s低倍 d M g-0.2 GN P s高倍图3 纯M g及M g-0.2 GN P s复合材料在H a n ks溶液中浸泡一周的表面形貌3 结 论通过真空热压烧结法制备了纯镁烧结材料和石墨烯纳米片增强的镁基复合材料,研究了纯镁和复合材料的微观组织和腐蚀形貌。实验结果总结如下:(1)真空热压烧结后纯镁热压烧结材料和M g-0.2 GN P s复合材料由等轴晶组成,晶粒尺寸波动较大,M g-0.2 GN P s复合材料晶粒边界处发生氧元素和碳元素的富集,添加GN P s的复合材料显微硬度比纯镁略有提高;(2)纯镁烧结材料和M g-0.2 GN P s复合材料经H a n k s溶液浸泡7 d后,都呈现严重的局部腐蚀,纯镁体现为大面积的点腐蚀,添加0.2 w t%GN P s后,转变为晶界和点腐蚀的混杂形式;(3)M g-0.2 GN P s复合材料经过H a n k s溶液浸泡7 d后,晶粒边界处可见分散良好石墨烯纳米片,并与镁基体实现良好结合。参考文献:1 H.S.H a n,S.L o f f r e d o,I.J u n,e ta l.C u r r e n ts t a t u sa n do u t l o o ko n t h e c l i n i c a l t r a n s l a t i o no f b i o d e g r a d a b l em e t a l sJ,M a t e r.T o d a y2 0 1 9(2 3):5 7-7 1.2 N.L i,Y.Z h e n g,N o v e lm a g n e s i u ma l l o y sd e v e l o p e d f o rb i-o m e d i c a la p p l i c a t i o n:ar e v i e wJ.M a t e r.S c i.T e c h n o l.2 0 1 3(2 9):4 8 9-5 0 2.3 Y.F.Z h e n g,X.N.G u,F.W i t t e.B i o d e g r a d a b l em e t a l sJ.M a t e r.S c i.E n g.R2 0 1 4(7 7):1-3 4.4 H.R.B a k h s h e s h i-R a d,M.A k b a r i,A.F.I s m a i l,e ta l.C o a t i n gb i o d e-g r a d a b l em a g n e s i u ma l l o y sw i t he l e c t r o s p u np o l y-L-l a c t i ca c i d-k e r m a n i t e-d o x y c y c l i n en a n o f i b e r sf o r e n h a n c e db i o c o m p a t i b i l i t y,a n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y,a n dc o r-r o s i o nr e s i s t a n c eJ.S u r f.C o a t.T e c h n o l.2 0 1 9(3 7 7):1 2 4 8 9 8.5 A.S a b e r i,H.R.B a k h s h e s h i-R a d,E.K a r a m i a n,e ta l.M a g n e s i u m-g r a p h e n en a n o-p l a t e l e tc o m p o s i t e s:C o r r o-s i o nb e h a v i o r,m e c h a n i c a la n d b i o l o g i c a lp r o p e r t i e sJ.J o u r n a l o fA l l o y sa n dC o m p o u n d s,2 0 2 0(8 2 1):1 5 3 3 7 9.6 尹林,黄华,袁广银,等.可降解镁合金临床应用的最新研究进展J.中国材料进展.2 0 1 9,3 8(2):1 2 6-1 2 9.7 张雁儒,刘莹莹.生物可降解镁合金骨科植入材料的临床应用及其有限元分析J.宁波大学学报(理工版):2 0 2 2,3 5(1):1-5.8 桂珍珍.生物医用可降解M g-R E合金的设计、制备与性能研究D.广州:华南理工大学,2 0 1 8.9 万天,宋述鹏,王今朝,等.生物医用镁合金腐蚀行为的研究进展J.材料工程,2 0 2 0,4 8(1):1 9-2 2.1 0 朱萍萍,氟处理镁合金降解机制及其降解产物的性能研究D.沈阳:辽宁大学.2 0 1 7.1 1 K u r a p a t iR,M u k h e r j e eSP,M a r t nC,e ta l.D e g r a d a t i o no f s i n g l e-l a y e ra n df e w-l a y e rg r a p h e n eb yn e u t r o-p h i lm y e l o p e r o x i d a s eJ.A n g e w a n d t eC h e m i eI n t e r n a t i o n a lE-d i t i o n,2 0 1 8,5 7(3 6):1 1 7 2 2-1 1 7 2 7.1 2 袁秋红.纳米碳材料增强A Z 9 1镁基复合材料制备与性能研究D.南昌:南昌大学,2 0 1 6.1 3 袁秋红,刘勇,周国华,等.碳纳米管和石墨烯纳米片复合增强A Z 9 1镁基复合材料组织与力学性能J.精密成形工程,2 0 2 0,1 2(0 5):3 7-4 5.1 4 曾荣昌,崔蓝月,柯 伟.医用镁合金:成分、组织及腐蚀J.金属学报.2 0 1 8,5 4(9):1 2 1 5-1 2 1 9.1 5 窦金河.医用镁合金表面可降解复合膜层的制备及其耐蚀性的研究D.济南:山东大学,2 0 1 8.(下转1 6 6页)211佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2 0 2 3年1 习近平.坚持中国特色社会主义教育发展道路培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人N.人民日报,2 0 1 8.2 于可红,卢依娟,吴一卓.大学生锻炼行为影响因素的结构方程模型分析J.体育学刊,2 0 2 1,2 8(2):1 0 3-1 1 0.3 董亚琦,郭铜梁.初中独生子女锻炼动机、身体自我效能感与体育参与的关系研究J.四川体育科学,2 0 2 0,3 9(5):6 9-7 2.4 熊璐.大学生社会性问题解决能力的特点及其与社会适应和自我效能感的关系研究D.南昌:江西师范大学,2 0 1 2.5 梁德清.高校学生应激水平及其与体育锻炼的关系J.中国心理卫生杂志,1 9 9 4,(0 1):5-6.6 楚啸原,理原,王兴超,等.家庭社会经济地位与青少年自我效能感的关系:家庭支持的中介作用与性别因素的调节作用J.心理科学,2 0 1 9,4 2(0 4):8 9 1-8 9 7.7 任文倩.体育锻炼与大学生身体素质、自我效能感的关系研究D.南京:南京大学,2 0 2 0.8 张玲玲.社会支持和一般自我效能感对大学生应对方式的影响J.江苏预防医学,2 0 2 0,3 1(0 5):4 9 7-4 9 9.9 陈泽威.同伴支持对大学生体育锻炼满意度的影响D.上海:上海师范大学,2 0 2 2.1 0 蒋钦,屈东玲,王恩界.大学生身体锻炼与自我效能感、心理健康的关系J.中国健康心理学杂志,2 0 1 7,2 5(0 5):7 6 3-7 6 6.1 1 邱治达.大学生体育锻炼对学业成就的影响D.南京:南京体育学院,2 0 2 2.1 2 苗亚坤,李真,梁华伟.大学生社会支持自我效能感和同侪压力对体育锻炼行为的影响J.中国学校卫生,2 0 2 0,4 1(1 0):1 5 2 9-1 5 3 2.(上接1 1 2页)E f f e c t o fG N P so nM i c r o s t r u c t u r ea n dC o r r o s i o nB e h a v i o ro fM a g n e s i u m M a t r i xC o m p o s i t e sY I N D o n g s o n g1,2,WANG M e n g2,ZHANGY o u y o u2,L I UZ h i y u a n2(1.S c h o o l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,G u a n g d o n gO c e a nU n i v e r s i t y,G u a n g d o n gZ h a n j i a n g 5 2 4 0 8 8,C h i n a;2.S c h o o l o fM a t e r i a l s S c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g,H e i l o n g j i a n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,H a r b i n1 5 0 0 2 2,C h i n a)A b s t r a c t:M g-GN P sc o m p o s i t ep o w d e rw a sp r e p a r e df r o mh i g hp u r i t ym a g n e s i u mp o w d e ra n dg r a p h e n en a n o s h e e t s(GN P s)b yu l t r a s o n i cc o m p o s i t ee l e c t r o m a g n e t i cs t i r r i n gm e t h o d,a n dm a g n e s i u mm a t r i xc o m p o s i t eb l o c k sw e r ep r e p a r e db yh o tp r e s s i n gs i n t e r i n g.T h ee f f e c t so fGN P so nm i c r o s t r u c-t u r e,m i c r o h a r d n e s s a n dc o r r o s i o nm o r p h o l o g yo fm a g n e s i u m m a t r i xc o m p o s i t e sw e r e i n v e s t i g a t e d.T h er e s u l t ss h o wt h a t t h eg r a i n so f h o t p r e s s i n gs i n t e r e dp u r em a g n e s i u ma n dM g-0.2 GN P s c o m p o s i t e s a r ec o m p o s e do f e q u i a x e dg r a i n s,a n dt h eg r a i nb o u n d a r i e so fM g-0.2 GN P sc o m p o s i t e sa r ee n r i c h e dw i t ha e r o b i ce l e m e n t s a n dc a r b o ne l e m e n t s.GN P s c a n i m p r o v e t h em i c r o h a r d n e s so fm a g n e s i u m m a t r i xc o m-p o s i t e s.T h e c o r r o s i o nm o r p h o l o g yo f p u r em a g n e s i u ma n dM g-0.2 GN P sw a s o b s e r v e da f t e r s o a k i n g i nH a n k?s s o l u t i o n f o r 7d a y s.I t c a nb e s e e n t h a t t h e c o r r o s i o nc a v i t ys i z eo f t h em a t e r i a l i n c r e a s e s s l i g h t-l ya f t e r0.2 w t%GN P s i s a d d e d.T h e c o r r o s i o no f h o t p r e s s e ds i n t e r e dp u r em a g n e s i u m m a t e r i a l i sm a i n-l ys p o t c o r r o s i o no f l a r g ea r e a,a n dt h ec o r r o s i o no fM g-0.2 GN P sc o m p o s i t e i sg r a i nb o u n d a r yc o r r o-s i o n.K e yw o r d s:m a g n e s i u m m a t r i xc o m p o s i t em a t e r i a l;g r a p h e n e;c o r r o s i o nm o r p h o l o g y;h o tp r e s s-i n gs i n t e r i n g(上接1 1 6页)D a m a g e I d e n t i f i c a t i o nM e t h o do fV a r i a b l eC r o s s-s e c t i o nC o n t i n u o u sB e a mB r i d g eB a s e do nF l e x i b i l i t yC u r v a t u r eA r e aD i f f e r e n c eL I UR u n z h o u(S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i n g,A n h u i J i a n z h uU n i v e r s i t y,H e f e i 2 3 0 6 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:I nv i e wo f t h eh i g hs e n s i t i v i t yo fm o d a l f l e x i b i l i t ya n d i t sd e r i v e d i n d i c a t o r s t o s t r u c t u r a ld a m a g e,an e wi n d i c a t o r f o rb r i d g ed a m a g e i d e n t i f i c a t i o nb a s e do nf l e x i b i l i t yc u r v a t u r ea r e ad i f f e r e n c e i sp r o p o s e dt os t u d yt h ea p p l i c a b i l i t yo fd a m a g ei d e n t i f i c a t i o nm e t h o d sb a s e do nf l e x i b i l i t yi n d i c a t o r so nv a r i a b l ec r o s s-s e c t i o nc o n t i n u o u sb e a mb r i d g e s.F i r s t,t h e f l e x i b i l i t ym a t r i x i s c o n s t r u c t e db yu s i n g t h es t r u c t u r a lv i b r a t i o nm o d ea n dn a t u r a l f r e q u e n c y,a n d t h e nt h e f l e x i b i l i t yc u r v a t u r em a t r i x i so b t a i n e db yt w ot i m e so f r o wa n dc o l u m nd i f f e r e n c e.T h e n,t h em a i nd i a g o n a l e l e m e n t so f t h ef l e x i b i l i t yc u r v a t u r em a t r i xb e f o r ea n da f t e rd a m a g ea r ee x t r a c t e dt oc o n s t r u c tt h ef l e x i b i l i t yc u r v a t u r ea r e ad i f f e r e n c e(F C A D)i n d e x.T h e f i n i t ee l e m e n tm o d e l o f t h r e e-s p a nc o n t i n u o u sb e a mb r i d g ew i t hv a r i a b l ec r o s s-s e c t i o n i s t a k e na st h er e s e a r c ho b j e c t.T h ef e a s i b i l i t ya n de f f e c t i v e n e s so ft h em e t h o da r ev e r i f i e db ys i m u l a t i n ga n da n a l y z i n gd i f f e r e n td a m a g ec o n d i t i o n s,a n dt h en o i s er e s i s t a n c eo f t h em e t h o d i sv e r i f i e db y i n t r o d u c i n gd i f f e r e n t i n t e n s i t yn o i s e.T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ef l e x i b i l i t yc u r v a t u r ea r e ad i f f e r e n c em e t h o dc a ne f f e c t i v e l yl o c a t et h ed a m a g eo f t h r e e-s p a nc o n t i n u o u sb e a mb r i d g ew i t hv a r i a b l ec r o s s-s e c t i o n,a n dt h ep r o p o s e dm e t h o dh a sg o o dn o i s er o b u s t n e s s.K e yw o r d s:v a r i a b l e c r o s s-s e c t i o nc o n t i n u o u sb e a mb r i d g e;d a m a g e i d e n t i f i c a t i o n;f l e x i b i l i t ym a-t r i x;f l e x i b i l i t yc u r v a t u r ea r e ad i f f e r e n c e;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n661