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基于损伤力学的正交异性板疲劳裂纹形成寿命研究
| 论文题名： | 基于损伤力学的正交异性板疲劳裂纹形成寿命研究 |
| 关键词： | 正交异性钢桥面板;疲劳裂纹;损伤力学;寿命预测;有限元计算 |
| 摘要： | 作为现代大跨度钢结构桥梁中广泛采用的桥面板结构形式，正交异性钢桥面板因构造复杂、焊缝众多、局部应力集中突出以及超载等内外因素的共同作用而导致其疲劳问题频发。论文从改进正交异性钢桥面板疲劳裂纹形成寿命预测方法的精度、效率以及便于工程应用的角度出发，针对钢桥面板横隔板U肋焊缝部位在循环荷载下的疲劳损伤发展过程，引入基于损伤力学的疲劳裂纹形成寿命理论预测模型和损伤等效应力概念，结合有限元数值计算方法预测该疲劳易损细节的疲劳裂纹形成寿命，并与疲劳试验和局部应力应变法的预测结果进行综合比较。 论文主要完成了以下五个方面的工作:(1)依据目前常用的疲劳裂纹形成寿命预测方法的基本原理、假设与分析过程，对各种方法在适用范围、工程应用、试验依赖程度以及存在的缺陷和改进措施等方面的异同进行了对比分析，可为选择适合的寿命预测方法提供参考;(2)在对国内外正交异性钢桥面板典型疲劳易损部位进行调查分析的基础上，根据足尺节段模型疲劳破坏试验的开展和疲劳寿命分析二阶段模型的划分依据，针对最早形成疲劳裂纹的横隔板U肋焊缝位置，运用疲劳试验方法预测其疲劳裂纹形成寿命;(3)基于损伤力学引入非线性连续损伤演化模型，通过损伤等效应力概念将三维应力状态下的各向同性损伤转换为单向受力问题，运用有效应力法计入损伤场与应力应变场的耦合效应，编制C语言相关程序实现疲劳易损部位的非线性损伤累积和疲劳裂纹形成寿命预测。研究表明:该方法具有较高的疲劳寿命预测精度，且便于工程应用;(4)采用局部应力应变法修正公式预测横隔板U肋焊缝位置的疲劳裂纹形成寿命以对损伤力学—有效应力法的预测结果进行综合验证。(5)系统对比三种疲劳裂纹形成寿命预测方法，分析结果表明:基于损伤力学的有效应力法具有误差小、效率高、试验依赖程度低、便于应用等优点，是较为合理有效的疲劳裂纹形成寿命理论分析方法，可推广应用于正交异性钢桥面板疲劳寿命的预测。 |
| 作者： | 黄云 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张清华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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