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鋼橋面板縱肋頂板焊縫疲勞裂紋擴展的關鍵影響因素
關鍵詞：橋梁工程 正交異性鋼橋面板 斷裂力學 縱肋與頂板焊縫 疲勞裂紋擴展
摘要：正交異性鋼橋面板疲勞問題突出,縱肋與頂板焊縫處是其關鍵疲勞易損部位,研究該部位疲勞裂紋的擴展過程并確定關鍵影響因素及其效應,有助于深刻理解其疲勞損傷機理.建立正交異性鋼橋面板疲勞試驗節段模型的有限元分析模型,將縱肋與頂板焊縫焊根處的疲勞裂紋近似為半橢圓形裂紋,基于斷裂力學實現其擴展全過程的三維數值模擬.在此基礎上研究初始裂紋的縱向位置和初始裂紋形狀對疲勞裂紋擴展過程的影響,闡明擴展過程中的疲勞裂紋的形狀變化,以及疲勞裂紋關鍵部位應力強度因子幅值的變化規律.研究表明:對于典型的正交異性鋼橋面板縱肋與頂板焊縫,在縱向一段范圍內,初始裂紋的縱向位置對裂紋擴展的影響不大;初始裂紋形狀對裂紋擴展的影響主要體現在裂紋擴展的初始階段,經過一段時間的擴展之后,不同形狀的初始裂紋將演變為相對穩定的形狀;持續一段時間后,裂紋將逐漸變得較為扁長;疲勞裂紋在深度方向上擴展超過約頂板厚度一半時,最深點的擴展速率將會減慢;深度相同的裂紋,形狀越扁長時越傾向于向深度方向擴展,越不扁長時越傾向于向長度方向擴展.
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