竹桥疲劳性能研究

发布时间：2017-11-08 03:07

  本文关键词：竹桥疲劳性能研究

  更多相关文章： 胶合竹梁 抗弯试验 疲劳试验 寿命预测 刚度退化 承载能力退化

【摘要】：我国现在处于大规模建设的历史阶段,钢材和水泥是最常用的两种用于建筑的材料,但它们的生产过程不仅会消耗宝贵的能源,还会产生大量的有害物质。随着科技技术的发展,已经能够通过现代重组技术将竹材重组为各种形式的构件,已然成为一种轻质、强度高、韧性好、抗震的新型环保工程材料,疲劳性能研究也是新材料材性研究不可或缺的部分,可以为工程应用提供参考。本文对6根胶合竹梁进行了不同工况下的试验,得到胶合竹梁在循环荷载作用下应变、挠度变化情况,裂纹发展状况,疲劳寿命,疲劳或静力破坏时的破坏形态与特征,通过测得的疲劳寿命和应力幅绘制了胶合竹梁在应力比为0.2时的S-N曲线,得到其可靠度较高的线性拟合方程。使用有限元软件Abaqus、Ansys分别建立胶合竹梁、竹桥的静力加载模型,分析胶合竹梁在静力加载过程中竹梁胶层开裂的位置与胶层破坏的过程,基于损伤度建立了胶合竹梁的刚度退化模型,并在刚度退化模型的基础上建立了承载能力退化模型,利用MATLAB提出了相应的拟合公式,还结合拟合公式对胶合竹梁在疲劳过程中的刚度和承载能力退化规律进行了分析。利用Fe-safe软件采用Seeger算法推算出各疲劳性能参数,对材料的S-N寿命曲线进行了模拟,建立了胶合竹梁的疲劳模型,将试验结果与有限元结果进行了对比检验。研究表明胶合竹梁疲劳循环加载中,梁截面符合平截面假定,在疲劳下限相同时,应力比越大,疲劳寿命越长。加载点至支座处表观出现竖向裂纹。经过疲劳试验的竹梁在静力破坏中的破坏形态不仅存在受弯破坏,还同时存在由切向破坏引起的自加载点附近至梁端部的胶层分层开裂,胶层发生切向破坏,使梁体变形不协调,最终导致竹层间脱离接触。疲劳上限小于96kN时疲劳作用对竹梁极限承载能力和刚度的影响较小,胶合竹梁刚度退化规律呈S型,承载能力前期退化较慢,荷载循环比达到0.7时进入加速退化阶段。Seeger算法在胶合竹梁的疲劳应用中具有较高的精度,有限元结果与试验结果相近,可以利用此算法评估胶合竹梁的疲劳寿命。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.4;U448.31

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本文编号：1155299