鋼橋面板縱肋頂板焊縫疲勞裂紋擴(kuò)展的關(guān)鍵影響因素
關(guān)鍵詞：橋梁工程 正交異性鋼橋面板 斷裂力學(xué) 縱肋與頂板焊縫 疲勞裂紋擴(kuò)展
摘要：正交異性鋼橋面板疲勞問(wèn)題突出,縱肋與頂板焊縫處是其關(guān)鍵疲勞易損部位,研究該部位疲勞裂紋的擴(kuò)展過(guò)程并確定關(guān)鍵影響因素及其效應(yīng),有助于深刻理解其疲勞損傷機(jī)理.建立正交異性鋼橋面板疲勞試驗(yàn)節(jié)段模型的有限元分析模型,將縱肋與頂板焊縫焊根處的疲勞裂紋近似為半橢圓形裂紋,基于斷裂力學(xué)實(shí)現(xiàn)其擴(kuò)展全過(guò)程的三維數(shù)值模擬.在此基礎(chǔ)上研究初始裂紋的縱向位置和初始裂紋形狀對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展過(guò)程的影響,闡明擴(kuò)展過(guò)程中的疲勞裂紋的形狀變化,以及疲勞裂紋關(guān)鍵部位應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值的變化規(guī)律.研究表明:對(duì)于典型的正交異性鋼橋面板縱肋與頂板焊縫,在縱向一段范圍內(nèi),初始裂紋的縱向位置對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響不大;初始裂紋形狀對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響主要體現(xiàn)在裂紋擴(kuò)展的初始階段,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的擴(kuò)展之后,不同形狀的初始裂紋將演變?yōu)橄鄬?duì)穩(wěn)定的形狀;持續(xù)一段時(shí)間后,裂紋將逐漸變得較為扁長(zhǎng);疲勞裂紋在深度方向上擴(kuò)展超過(guò)約頂板厚度一半時(shí),最深點(diǎn)的擴(kuò)展速率將會(huì)減慢;深度相同的裂紋,形狀越扁長(zhǎng)時(shí)越傾向于向深度方向擴(kuò)展,越不扁長(zhǎng)時(shí)越傾向于向長(zhǎng)度方向擴(kuò)展.
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