原文传递
拉压循环载荷下正交异性钢桥面板肋-板焊缝裂纹扩展分析
| 论文题名： | 拉压循环载荷下正交异性钢桥面板肋-板焊缝裂纹扩展分析 |
| 关键词： | 钢桥面板;疲劳裂纹扩展;循环载荷;桥梁结构;有限元解 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板是由纵肋、横梁、桥面板及铺装层组成的新型桥梁结构，目前正逐步取代传统钢筋混凝土桥面广泛应用于国内外的大、中跨桥梁和可开启桥梁。然而，作为正交异性钢桥面板最为常见的裂纹之一，肋-面板焊缝裂纹在车辆荷载的循环作用下容易产生疲劳破坏。正交异性钢桥面板肋-面板焊缝裂纹受到以压应力为主的拉压循环荷载，其疲劳损伤累积是一个十分复杂的过程，目前还没有成熟的分析模型。 本文首先采用基于 Schwartz-Neuman交替法的断裂力学分析模型进行正交异性钢桥面板肋-面板焊缝裂纹的疲劳分析。为了验证该方法的高效性和准确性，本文计算了常规圆管上两种不同形式表面裂纹的应力强度因子，以及一个典型反应堆压力容器内接管应力集中处1/4椭圆形表面角裂纹的应力强度因子，将结果与解析解及有限元解进行对比。结果表明Schwartz-Neuman交替法不仅计算模型简单，并且可以准确地分析复杂结构中任意形状和深度的表面裂纹，在计算三维复杂结构中裂纹的应力强度因子方面具有明显的高效性。 文中建立了一个能够考虑拉压循环载荷中压应力影响的肋-面板焊缝表面裂纹扩展分析的四步分析方法。第一步是基于正交异性钢桥面板的疲劳分析模型计算肋-面板焊缝处的应力；第二步是通过肋-面板焊缝的三维局部模型用Schwartz-Neuman交替法计算焊缝表面裂纹的应力强度因子分布；第三步是用二维断裂力学模型和增量塑性损伤模型计算循环载荷中的压应力对裂纹扩展的影响；第四步是用第二步中的三维裂纹分析结果和第三步中的二维断裂力学模型得到的裂纹扩展公式计算钢桥面板的肋-面板焊缝表面裂纹扩展。计算结果表明，对应于正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝处的循环应力，其裂纹尖端的反向塑性区可使裂纹扩展率增加50％以上。因此，拉压循环载荷中的压应力是正交异性钢桥面板肋-面板焊缝裂纹扩展分析中必须考虑的因素。 本文首次对拉压循环载荷作用下的钢桥面板肋-面板焊缝表面裂纹扩展速率进行了研究，它为下一步肋-面板焊缝的疲劳寿命预测提供了基础。 |
| 作者： | 杜青 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 石广玉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
