大跨鋼橋疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬研究

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1、表兩扛繁巧±學(xué)位論文大巧鋼橋疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模熱研究專業(yè)名觀防災(zāi)減巧工程及防護(hù)工超研究生姓名：劉中禪導(dǎo)師巧名：巧形巧巧本論文獲江蘇省杰出青年基金２０３０膽３）－（ＢＫ１和江蘇省交通科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（２０１１Ｙ０９２）資助。ＲＥＳＥＡＲＣＨＩＮＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＦＡＴＩＧＵＥＣＲＡＣＫＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮＩＮＬＯＮＧ－ＳＰＡＮＳＴＥＥＬＢＲＩＤＧＥＳＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵ

2、ｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＬｉｕＺｈｏｎｘｉａｎｇｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．ＧｕｏＴｏｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪａｎｕａｒｙ２０１５東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)徹性育明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝的地方外

3、，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過。的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料與我一同工作的同志對(duì)本研巧所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研巧生簽名－：扛呼厚曰期；列皆分１手東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔、，可Ｗ采用影印縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除巧保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可Ｗ

4、公布（包括Ｗ電子信息形式刊登、。論文的公布（包括Ｗ電）論文的全部?jī)?nèi)容或中英文摘要等部分內(nèi)容子信息形式刊登）授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。研巧生簽名：師《名：日期：本片ｆ爭(zhēng)摘要一（）疲勞破壞是鋼橋構(gòu)件和其連接細(xì)節(jié)的典型破壞模式之，疲勞裂紋縫的萌生和擴(kuò)展不僅影響到結(jié)構(gòu)的安全。因，也引發(fā)了大量的后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用此，科學(xué)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)裂紋的擴(kuò)展對(duì)于疲勞敏感部位的維修和加固具有重要意義。本文奸對(duì)大跨斜拉橋的若干疲勞易損細(xì)節(jié)，研究了隨機(jī)荷載作用下疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬方法，所完成的主要

5、工作如下：（１）。介紹了裂紋擴(kuò)展的Ｈ種模式及其成因疲勞裂紋及其擴(kuò)展的斷裂力學(xué)理論及方法研究，對(duì)裂尖漸進(jìn)場(chǎng)的描述方法、斷裂參數(shù)的常用計(jì)算方法、裂紋擴(kuò)展模型、裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬方法及其適用性進(jìn)行了對(duì)比分析。（２）提出了隨機(jī)車載場(chǎng)和環(huán)境溫度作用下的大跨鋼橋疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬方法。通過橋梁一收費(fèi)系統(tǒng)和健康腔控系統(tǒng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立了種面向疲勞分析的精細(xì)化車輛荷載概率模型Ｗ及環(huán)境溫度模型?；诙喑叨冉：妥幽Ｐ图夹g(shù)，采用最小應(yīng)變能密度因子方法判定復(fù)急裂紋的擴(kuò)展方。向，應(yīng)用局部網(wǎng)格重

6、劃分實(shí)現(xiàn)了疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模巧（３）通巧實(shí)橋檢測(cè)、，對(duì)斜拉橋鋼箱梁縱隔板開裂情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，研究了裂紋的形態(tài)分布特點(diǎn)及擴(kuò)展規(guī)律。通過有限元分析，研巧了縱隔板的作用及其損傷后對(duì)橋梁性能的影響，探討了縱隔板節(jié)點(diǎn)區(qū)域開裂的原因。在此，并發(fā)現(xiàn)較大的應(yīng)為幅和交變荷載是裂紋萌生及擴(kuò)展的主要原因基礎(chǔ)上，通過概率有限元分析，對(duì)潤(rùn)揚(yáng)斜拉橋跨中縱隔板節(jié)點(diǎn)區(qū)域的疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其結(jié)果與實(shí)橋檢測(cè)結(jié)果基本吻合。（４）基于本文提出的裂紋擴(kuò)展的模擬方法，對(duì)潤(rùn)揚(yáng)斜拉橋鋼箱梁正交異性橋面板的不同部位進(jìn)行了

7、裂紋擴(kuò)展分析。：研究了裂紋擴(kuò)展中各裂紋模式的貢獻(xiàn)，得到了應(yīng)力強(qiáng)度因子的時(shí)程曲線基于線彈性斷裂力學(xué)，對(duì)各細(xì)節(jié)的裂紋擴(kuò)展壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)。上述工作為研究大跨鋼橋在運(yùn)營(yíng)階段的疲勞損傷機(jī)理及推演裂紋的萌生、擴(kuò)展過程等問題提、。供了有效的手段，可為大跨鋼橋的優(yōu)化設(shè)計(jì)維護(hù)方案和加固策略提供參考關(guān)鍵詞：裂紋擴(kuò)展；數(shù)值模擬；正交異性橋面板；焊縫；級(jí)隔板疲勞壽命；ＩＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＦａｔｉｈｅｔｉｌｆｉｌｌｆｂｉｄｔｄｔｉｄｅｔａｉｌｓ．ｉｇｕｅｃｒａｃｋ

8、ｉｎｇｓｏｎｅｏｆｔｃａａｕｒｅｍｏｄｅｓｏｒｅｃｏｍｅｎｓａｎｃｏｎｎｅｃｏｎｙｐｇｐＴｈｅｉｎ化ｉａｔｉｏｎａｎｄｒｏａａｔｉｏ凸ｏｆｆａｔｉｕｅｃｒａｃｋｌｅｏｒｃｒａｃｋｎｏｔｏｎｌａｆｅｃｔｓ也ｅｓａｆｅｔｏｆ化ｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｐｇｇｙｙｂｕｔａｌｓｏｔｒｉｅｒｓａｌｏｔｏｆｍａｉｎｔｅ打ａｎｃｅｃｏｓｔｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ化ｅｒａｔｉｏｎ