基于断裂力学的钢桥面板疲劳裂纹扩展研究

发布时间：2021-08-05 00:16

　　由于具有自重低,极限承载力大,易于拼装连接,结构连续性好等诸多优点,正交异性钢桥面板在大跨度桥梁中得到了广泛应用。由于其为薄壁焊接结构,在桥梁服役期内直接承受轮载作用且次数极高,正交异性钢桥面板易于发生疲劳裂纹。本文建立了正交异性钢桥面板不同构造细节的精细有限元模型并引入了初始裂纹,基于断裂力学理论对疲劳裂纹的扩展速率进行了研究,对裂纹的形态,部位,大小对疲劳寿命的影响进行了评估,主要内容有：1.回顾了二战以来正交异性钢桥面板的发展历程,总结了美国、欧洲和日本关于正交异性钢桥面板疲劳研究的相关成果,分析了我国在正交异性钢桥面板疲劳研究中存在的问题。2.建立了具有典型构造特征的正交异性钢桥面板板壳有限元模型,计算了不同构造细节在不同轴重作用下的应力历程,依据miner线性损伤累计理论评估了不同轴重对正交异性钢桥面板各构造细节疲劳性能的影响,总结了对超载和焊接缺陷敏感的构造细节部位。3.建立了正交异性钢桥面板不同构造细节部位（分别为两纵肋间横肋腹板弧形切口处,纵向加劲肋工地接头,纵肋与面板角接焊缝）精细子模型并引入初始裂纹,计算了不同轮载条件下裂纹尖端应力强度因子,对构造细节部位裂纹开裂形... 

【文章来源】：北方工业大学北京市

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 正交异性钢桥面板的发展
    1.2 正交异性钢桥面板的疲劳问题
    1.3 正交异性钢桥面板疲劳问题研究现状
        1.3.1 钢结构疲劳研究的发展
        1.3.2 疲劳车辆荷载谱研究现状
    1.4 论文主要工作内容
第二章 基于断裂力学理论正交异性钢桥面板疲劳分析
    2.1 基于miner准则的S-N曲线法
    2.2 热点应力法
    2.3 断裂力学法
        2.3.1 应力强度因子的计算
        2.3.2 基于断裂力学疲劳寿命评估法则
    2.4 本章小结
第三章 正交异性钢桥面板构造细节名义应力验算
    3.1 正交异性钢桥面板模型的建立
    3.2 车辆模型及加载方式
    3.3 名义应力验算结果
    3.4 本章小结
第四章 正交异性钢桥面板主要构造细节裂纹扩展分析
    4.1 基于断裂力学裂纹尖端应力强度因子的计算
    4.2 基于ANSYS裂纹尖端应力强度因子的提取
    4.3 裂纹尖端应力强度因子的数值分析
        4.3.1 两纵肋间横肋腹板弧形切口处裂纹尖端应力强度因子
        4.3.2 纵向加劲肋工地接头处裂纹尖端应力强度因子
        4.3.3 纵肋与面板角接焊缝处裂纹尖端应力强度因子
    4.4 既有钢桥各构造细节部位疲劳寿命预测
        4.4.1 疲劳车荷载调查现状
        4.4.2 基于断裂力学的疲劳寿命分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：3322676