拉索钢丝双蚀坑应力强度因子及其扩展寿命研究

发布时间：2023-05-22 00:22

　　斜拉索作为主梁与索塔间重要的传力结构,其对斜拉桥整体寿命的控制起着至关重要的作用。但是由于制作误差以及服役时间等原因,腐蚀介质在一定的情况下会突破防护系统与拉索钢丝接触,进而使其发生锈蚀,对桥梁的使用安全产生严重威胁。拉索钢丝腐蚀病害中,点蚀蚀坑参数是与剩余疲劳寿命评估最直接相关的腐蚀病害参数,一般将点蚀蚀坑简化为单裂纹,利用线弹性断裂力学的方法进行剩余疲劳寿命的评估。然而实际中,点蚀往往不是单一出现的,多个点蚀蚀坑在邻近位置出现时,蚀坑的应力场之间会发生耦合影响,将多蚀坑简化为单蚀坑裂纹计算应力强度因子的方法就不够准确了。本文在单裂纹研究的基础上,将双蚀坑等效为双裂纹模型,对双裂纹之间的相互影响进行分析研究,简化双裂纹计算方法;同时对双裂纹剩余疲劳寿命进行理论和试验模拟,将二者进行对比分析;试验设置有单裂纹剩余疲劳寿命对照组,将单双裂纹剩余疲劳寿命进行比较,分析双裂纹对剩余疲劳寿命的影响。具体工作如下:(1)按照腐蚀等级选取蚀坑参数,将蚀坑等效为平面半椭圆形裂纹。按照既定方案设置裂纹大小与双裂纹相关参数,运用有限元软件ABAQUS与Franc3D结合的方法,进行裂纹尖端应力强度因子计...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究工作
第二章 拉索钢丝双蚀坑应力强度因子研究
    2.1 应力强度因子理论介绍
        2.1.1 应力强度因子计算理论
        2.1.2 扩展有限元法在ABAQUS中的应用
    2.2 轴向距离对双蚀坑应力强度因子的影响
        2.2.1 计算模型的确定
        2.2.2 轴向距离B_d的影响
    2.3 周向距离对双蚀坑应力强度因子的影响
        2.3.1 等长裂纹的影响
        2.3.2 不等长裂纹的影响
    2.4 拉索钢丝双蚀坑应力强度因子计算研究
        2.4.1 双蚀坑应力强度因子计算思路
        2.4.2 双蚀坑应力强度因子参数拟合
    2.5 小结
第三章 拉索钢丝双蚀坑裂纹疲劳寿命研究
    3.1 疲劳寿命理论计算方法
        3.1.1 名义应力法
        3.1.2 局部应力应变法
        3.1.3 应力场强法
        3.1.4 断裂力学法
        3.1.5 能量法
    3.2 疲劳寿命有限元软件模拟
        3.2.1 有限元软件计算疲劳寿命
    3.3 拉索钢丝剩余疲劳寿命数值模拟
        3.3.1 计算模型设置
        3.3.2 拉索钢丝剩余疲劳寿命计算
    3.4 拉索钢丝单双裂纹剩余疲劳寿命研究
        3.4.1 拉索钢丝单双裂纹剩余寿命对比
    3.5 小结
第四章 双裂纹拉索钢丝疲劳试验研究
    4.1 双裂纹拉索钢丝疲劳试验概况
        4.1.1 材料获取及裂纹制备
        4.1.2 试验锚具与加载
        4.1.3 应力监测与预张拉
    4.2 双裂纹拉索钢丝疲劳试验方案
        4.2.1 试验分组与荷载参数设置
        4.2.2 试验设备与材料
    4.3 双裂纹疲劳试验结果分析
        4.3.1 钢丝疲劳断口分析
        4.3.2 临界裂纹形状及尺寸分析
        4.3.3 疲劳寿命数据整理分析
        4.3.4 裂纹钢丝剩余寿命理论与试验值对比分析
        4.3.5 单双裂纹剩余疲劳寿命对比分析
    4.4 小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3821644