正交异性钢桥面板的疲劳裂纹扩展规律

发布时间：2024-03-13 18:52

　　为了研究正交异性钢桥面板U肋-横隔板的连接部位的疲劳问题,基于扩展有限元方法分析典型疲劳裂纹的扩展机理,并引入U肋-横隔板焊缝的残余应力,分析残余应力对疲劳裂纹扩展的影响。研究结果表明:萌生于横隔板开孔处的疲劳裂纹未考虑残余应力时不会扩展,加入残余应力后会改变裂纹的应力状态,裂尖应力可以驱动横隔板开孔处的裂纹扩展,裂纹扩展类型为Ⅰ型裂纹;萌生于U肋焊趾处的疲劳裂纹为Ⅰ型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹,残余应力会影响裂纹扩展角度;对于萌生于横隔板焊趾处的裂纹,相比于不考虑残余应力的情况,考虑残余应力的裂纹扩展规律与实桥开裂规律相符,说明对于焊缝疲劳裂纹,在疲劳评估时应考虑焊接过程中残余应力对评估结果的影响。

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【部分图文】：

图1桥梁整体模型

U肋-横隔板连接构件的焊接有限元分析模型如图4所示。利用生死单元技术进行热-结构耦合分析，热分析采用点热源进行加热，热源电压为250V，电流为25A，热效率为0.75，加热速度为10mm/s；结构分析在U肋的一端约束x方向位移，在横隔板截断部位采用z方向对称约束，在U肋和横....

图2正交异性桥面板的精细化模型

图1桥梁整体模型图3U肋-横隔板连接部位

图3U肋-横隔板连接部位

图2正交异性桥面板的精细化模型焊接分析中钢材热物理与热力学特征值主要参考文献[11]，结合文献[12]对高温度的热力学参数进行适当修正，得到焊接模型的参数，如图5所示。

图4U肋-横隔板连接构件焊接分析模型

扩展有限元方法由BELYTSCHKO等[13]提出，可简单有效地处理不连续问题。扩展有限元方法采用单位分解法思想，在常规有限元的位移函数基础上，增加能反映裂纹面位移不连续和裂尖位移的富集函数，提高了计算效率[14-16]，位移函数表达式为图5Q345钢材的热力学分析参数

本文编号：3927419