钢桥面板肋-面板焊缝疲劳裂纹的三维扩展及寿命分析

论文摘要

为研究钢桥面板肋-面板焊缝疲劳裂纹扩展机理,准确评估其疲劳性能,对肋-面板焊缝疲劳裂纹进行三维扩展分析及寿命预测。以天津海河大桥为工程背景,建立钢箱梁节段模型用于肋-面板焊缝疲劳应力分析,提取特征点的应力作为疲劳敏感区的局部三维断裂力学子模型的边界条件。将初始表面裂纹分别置于焊趾和焊跟处,采用Schwartz-Neuman交替法求解裂纹应力强度因子并进行扩展分析。研究结果表明:肋-面板焊缝疲劳裂纹为I型裂纹主导的I-II-III混合型裂纹,在疲劳扩展过程中不再保持平面;萌生于焊趾并向顶板扩展的疲劳裂纹是其主导疲劳失效模式;保证80%焊缝熔透率可以使肋面板焊缝具有较高的疲劳抗力,完全熔透焊并无必要。数值模拟结果和文献报道的试验结果吻合较好,说明所提出的方法能够准确模拟肋-面板焊接细节疲劳裂纹拓展特性,适用于疲劳问题研究。

论文目录

• 1 疲劳裂纹三维断裂力学分析方法
• 2 肋-面板焊缝的疲劳应力分析
•   2.1 有限元模型
•   2.2 加载方式及应力提取位置
•   2.3 肋-面板焊缝横桥向应力时程曲线
•   2.4 确定1号车道横向最不利位置
• 3 肋-面板焊缝三维疲劳裂纹扩展分析
•   3.1 应力强度因子分析
•   3.2 焊缝熔透率对疲劳抗力的影响
•   3.3 三维裂纹扩展分析
•   3.4 疲劳寿命预测
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 杨雅斌,石广玉

关键词: 正交异性钢桥面板,肋面板焊缝,局部三维断裂力学模型,疲劳裂纹扩展,交替法

来源: 铁道科学与工程学报 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 公路与水路运输

单位: 天津大学力学系

基金: 天津市交通委员会项目(2016A-06)

分类号: U441

DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.2019.07.014

页码: 1704-1713

总页数: 10

文件大小: 841K

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