橋梁吊索高強鋼絲疲勞裂紋擴展試驗與數(shù)值模擬
作者：馬亞飛; 陳志鋮; 葉鈞; 王磊; 張建仁 長沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院; 湖南長沙410114
摘要：反復(fù)車輛荷載作用下,斜拉橋斜拉索及拱橋吊桿疲勞損傷問題日益嚴(yán)重。針對大跨橋梁中常用的鍍鋅高強鋼絲,開展了應(yīng)力比R分別為0.1、0.2、0.3的疲勞裂紋擴展試驗,研究了應(yīng)力比及應(yīng)力幅對鋼絲疲勞裂紋擴展性能的影響,每種應(yīng)力比下的應(yīng)力幅分別為140.4、152.1、163.8、175.5MPa。采用分步加載方法,設(shè)計不同加載應(yīng)力幅在試件斷裂面留下裂紋擴展時的條紋特征,利用光學(xué)顯微鏡對疲勞斷口的疲勞條紋進(jìn)行觀測,得到了不同應(yīng)力比下裂紋擴展深度與疲勞循環(huán)次數(shù)的a-N曲線,擬合了高強鋼絲的疲勞裂紋擴展速率模型。試驗結(jié)果表明:鋼絲疲勞裂紋呈三階段擴展,隨著應(yīng)力比R的增大,Paris公式中參數(shù)C變小,m變大。運用有限元軟件ABAQUS模擬了裂紋擴展過程,定量分析了裂紋擴展徑向與表面方向的關(guān)系,試驗結(jié)果與有限元結(jié)果吻合較好。試驗得到的疲勞裂紋擴展速率曲線,可用于大跨橋梁吊索的抗疲勞、防斷裂設(shè)計及疲勞壽命評估。
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