發(fā)布時間：2019-07-02 10:23

【摘要】：正交異性鋼橋面板往往在焊縫及其附近位置出現(xiàn)過早的疲勞損傷問題�？紤]到這一結(jié)構(gòu)形式所含的大量焊接接頭,對其中的隨機初始裂紋及氣孔、夾雜等焊接缺陷對疲勞性能的影響展開研究。首先,利用擴展有限元法在求解幾何不連續(xù)問題方面的高效性,生成了大量含隨機缺陷的代表體積元;而后基于等效裂紋擴展長度準則,對隨機缺陷進行了均質(zhì)化處理,并通過數(shù)值算例證明了其在早期裂紋擴展中的適用性。作為重要的多尺度方法之一,該均質(zhì)化方法可用于計算正交異性鋼橋面板焊接接頭的裂紋擴展。根據(jù)某正交異性鋼橋面板的典型車輛荷載的現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),結(jié)合歐洲規(guī)范建議的年車流量及輪載橫向分布,采用均質(zhì)化的模型對U肋-頂板焊趾的宏觀裂紋形成壽命(初始裂紋擴展至可檢測尺度的壽命)進行了計算。結(jié)果表明:該方法可有效呈現(xiàn)宏觀裂紋形成壽命的概率分布,但在現(xiàn)有假設(shè)下,初始裂紋尺度的影響明顯高于氣孔、夾雜等缺陷;若初始裂紋尺度呈均勻分布,將導致宏觀裂紋形成壽命的分布較為離散;所得結(jié)果的統(tǒng)計特性依賴于所選擇的Paris公式形式及其中的材料常數(shù)取值。
[Abstract]:Orthotropic steel bridge panels tend to have premature fatigue damage at the weld and its adjacent locations. The effects of welding defects such as random initial cracks and air holes and inclusions on the fatigue performance of the welding joints in this structural form are studied. First, using the extended finite element method to solve the geometric discontinuity problem, a large number of representative volume elements with random defects are generated, and then the random defects are subjected to homogenization treatment based on the equivalent crack propagation length criterion. The applicability of the numerical examples to the early crack propagation is proved. As one of the important multi-scale methods, the homogenization method can be used to calculate the crack propagation of the welded joint of the orthotropic steel bridge panel. according to the field measured data of a typical vehicle load of an orthotropic steel bridge panel, the annual vehicle flow and the wheel load lateral distribution recommended by the European specification are combined, A homogenization model is used to calculate the macro-crack formation life of the U-rib-top weld toe (the initial crack is extended to the life of the detectable scale). The results show that the method can effectively present the probability distribution of the macro-crack forming life, but under the existing assumption, the initial crack-scale influence is obviously higher than that of the air hole, the inclusion and the like; if the initial crack scale is uniformly distributed, the distribution of the macro-crack forming life is more discrete; The statistical properties of the results obtained depend on the selected Paris formula and its material constant.
【作者單位】： 同濟大學橋梁工程系;根特大學土木工程系;
【基金】：國家自然科學基金項目(51678437)
【分類號】：U441.4

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