钢桥面板对接焊缝表面多缺陷疲劳效应研究

U448.36%U443.31; 为探明钢桥面板对接焊缝焊趾区域共面及异面表面多缺陷在裂纹扩展过程中的形态变化及相互作用机制,以钢桥面板U肋下翼缘对接焊缝简化后的基本焊接构造为研究对象,探明对接焊缝焊接区域的应力强度因子KI 分布,并在验证ABAQUS与FRANC3D数值模拟方法可靠性的基础上,对焊趾区域植入的共面或异面多裂纹进行多裂纹扩展分析.研究结果表明:含余高对接焊缝在轴拉荷载作用下,焊趾线附近存在应力强度因子KI 的峰值点;相邻共面裂纹在扩展至临界深度的过程中存在裂纹融合前、裂纹融合时及裂纹融合后 3 个典型的扩展阶段,不同阶段裂纹前沿形态及扩展速率da/d N变化可通过等效应力强度因...

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Published in铁道标准设计 Vol. 68; no. 3; pp. 133 - 162
Main Authors 赵秋, 唐琨, 李英豪, 林铮哲, 陈鹏
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 福州大学土木工程学院,福州 350116 01.03.2024
Subjects
钢桥
断裂力学
equivalent stress intensity factor
bridge deck
multiple defects
等效应力强度因子
桥面板
butt weld
多缺陷
对接焊缝
steel bridge
fracture mechanics
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ISSN1004-2954
DOI10.13238/j.issn.1004-2954.202207310002

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Summary:U448.36%U443.31; 为探明钢桥面板对接焊缝焊趾区域共面及异面表面多缺陷在裂纹扩展过程中的形态变化及相互作用机制,以钢桥面板U肋下翼缘对接焊缝简化后的基本焊接构造为研究对象,探明对接焊缝焊接区域的应力强度因子KI 分布,并在验证ABAQUS与FRANC3D数值模拟方法可靠性的基础上,对焊趾区域植入的共面或异面多裂纹进行多裂纹扩展分析.研究结果表明:含余高对接焊缝在轴拉荷载作用下,焊趾线附近存在应力强度因子KI 的峰值点;相邻共面裂纹在扩展至临界深度的过程中存在裂纹融合前、裂纹融合时及裂纹融合后 3 个典型的扩展阶段,不同阶段裂纹前沿形态及扩展速率da/d N变化可通过等效应力强度因子幅值ΔKeff 的分布来体现;共面裂纹融合前,单裂纹靠近另一裂纹长轴端点的裂纹相互作用比例因子随净间距s1 与裂纹深度a比值呈幂次负相关性;对接焊缝异面裂纹中焊趾处裂纹对热影响区裂纹存在抑制作用,并随着裂纹尺寸差异的累计增加,焊趾处裂纹对热影响区的抑制作用呈线性扩大,最终使得热影响区裂纹ΔKeff 低于门槛值ΔKth 而失去活性停止扩展,上述抑制作用随异面净间距s2 的增加而减弱.
ISSN:1004-2954
DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.202207310002