橋梁焊接構(gòu)件焊趾附近的應(yīng)力集中和疲勞特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、利用有限元方法進(jìn)行復(fù)雜焊接構(gòu)件地疲勞熱點(diǎn)應(yīng)力分析是國(guó)際學(xué)術(shù)界較為活躍的研究領(lǐng)域之一,為了驗(yàn)證有限元模型計(jì)算結(jié)果和進(jìn)行模型修正,進(jìn)行焊接構(gòu)件的疲勞實(shí)驗(yàn)是必要的.該項(xiàng)研究受到自然科學(xué)基金項(xiàng)目"大跨結(jié)構(gòu)多尺度損傷模擬與失效行為仿真分析"(項(xiàng)目編號(hào):50278017)的資助,進(jìn)行了焊接構(gòu)件焊趾附近熱點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試和疲勞特性分析實(shí)驗(yàn)研究,為在橋梁結(jié)構(gòu)中大量使用的典型焊接構(gòu)件的細(xì)節(jié)有限元建模提供實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù),供模型驗(yàn)證時(shí)使用,同時(shí)也有助于加深我們對(duì)于焊接

2、構(gòu)件在疲勞載荷作用下焊趾附近應(yīng)力集中場(chǎng)的分布和疲勞裂紋擴(kuò)展情況的認(rèn)識(shí).在該文的研究工作中實(shí)現(xiàn)了焊接構(gòu)件承受循環(huán)荷載下的局部應(yīng)力分布和局部疲勞裂紋萌生及擴(kuò)展過(guò)程的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.在平行焊縫和垂直焊縫方向粘貼應(yīng)變片,通過(guò)逐級(jí)加、卸載,可以獲得對(duì)接焊縫和角焊縫試件縱向的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律以及焊趾處應(yīng)力集中系數(shù);同時(shí)疲勞實(shí)驗(yàn)條件下,通過(guò)對(duì)應(yīng)變計(jì)輸出的讀數(shù)分析研究,獲得了疲勞裂紋的生長(zhǎng)變化情況.在疲勞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)可以感知試件固有頻

3、率的輕微變化,并把變化值測(cè)量出來(lái).利用彈性模量與試件固有頻率之間的關(guān)系,可以比較精確地計(jì)算出試件材料的疲勞損傷和分析其疲勞失效過(guò)程.為了觀測(cè)斷口形狀,對(duì)試件進(jìn)行腐蝕處理,并拉斷試件.利用CCD對(duì)斷口進(jìn)行拍攝并分析,可得到疲勞裂紋斷口不同區(qū)域的形狀,分別表征著疲勞壽命中的三個(gè)過(guò)程:裂紋產(chǎn)生、裂紋擴(kuò)展、試件斷裂.觀測(cè)結(jié)果表明具有初始裂紋構(gòu)件的疲勞裂紋擴(kuò)展形狀基本上保持半橢圓形狀,符合已有的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果.文中探討了具有初始焊接缺陷的構(gòu)件的疲