面外變形下鋼橋的疲勞貫通裂紋擴(kuò)展行為研究

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1、橋梁建設(shè)2015年第45卷第5期(總第234期)BridgeConstruction，Vo1．45，No．5。2015(TotallyNo．234)77文章編號(hào)：1003—4722(2015)05—0077—06面外變形下鋼橋的疲勞貫通裂紋擴(kuò)展行為研究鞠曉臣，趙欣欣，劉曉光(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，北京100081)摘要：為了解鋼橋的疲勞貫通裂紋在面外變形作用下的發(fā)展規(guī)律，對(duì)其擴(kuò)展行為進(jìn)行研究。制作雙軸對(duì)稱長(zhǎng)方形鋼板試件進(jìn)行面外變形疲勞試驗(yàn)，選取5種應(yīng)力比(0、一0．25、一0．5、一0．75、一1)進(jìn)行加栽，得到應(yīng)力比為一1時(shí)的裂紋前沿為V形，其他應(yīng)力比時(shí)裂紋前沿基本以1／4橢圓狀為

2、主。將得到的裂紋前沿引入到數(shù)值模型中，對(duì)應(yīng)力比為一1與0時(shí)的裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行數(shù)值分析，通過(guò)J能量積分法計(jì)算得到沿不同裂紋前沿的應(yīng)力強(qiáng)度因子分布。結(jié)合既有應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算公式和數(shù)值計(jì)算結(jié)果，提出基于實(shí)際裂紋前沿的面外變形作用下的疲勞裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算公式修正系數(shù)，針對(duì)不同的裂紋長(zhǎng)度建議在0．43～0．54取值。關(guān)鍵詞：鋼橋；貫通疲勞裂紋；裂紋前沿形狀；應(yīng)力強(qiáng)度因子；面外變形；應(yīng)力比；數(shù)值分析中圖分類(lèi)號(hào)：U448．36；U441．4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AStudyofPropagationBehaviorofThrough—ThicknessFatigueCracksofSteelBridg

3、eUnderOut—Of-PlaneDeformation．，【，Xiao—chen，ZHAOXin-xin，LIUXiao-guang(ChinaAcademyofRailwaySciences，Beijing100081，China)Abstract：Tounderstandthepropagationlawsofthethrough—thicknessfatiguecracksofsteelbridgeundertheout—of-planedeformation，thepropagationbehaviorofthefatiguecrackswasstudied．Anobl

4、ongsteelplatespecimenofdouble—axissymmetrywasfabricatedandthefatiguetestsforthespecimenundertheout—of—planedeformationweremade．Thespecimenwasloadedby5selectedstressratios(0，一0．25，一0．5，～0．75and一1)andthecrackfrontobtainedatthestressratio?！?wastheVshapewhilethecrackfrontsobtainedatotherstressrat

5、ioswerebasical_—lYmainlythe1／4ellipticalshapes．Theobtainedcrackfrontswereintroducedintothenumericalmodelandthepropagationofthecracksatthestressratios一1and0wasnumericallyanalyzed．ThedistributionofthestressintensityfactorsalongthedifferentcrackfrontswasobtainedbythecalculationoftheJ-integralmeth

6、od．Withreferencetotheexistingformulaeforthestressintensityfactorsandtheresuitsofthenumericalcalculation。thecorrectioncoefficientsfortheformulaofthefatiguecrackstressintensityfactorsbasedontheactualcrackfrontsundertheout——of——planede’—formationweregivenandinaccordancewiththedifferentcracklength

7、，itwasproposedthatthevaluesofthecorrectioncoefficientsshouldbeselectedintherangeof0．43～0．54．Keywords：steelbridge；through—thicknessfatiguecrack；crackfrontshape；stressintensityfactor；out—of-planedeformation；stressratio；numericalanalysis1引