U肋对接焊缝三维疲劳裂纹应力强度因子分析

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1、桥梁建设2015年第45卷第5期(总第234期)54BridgeConstruction，Vo1．45，No．5，2015(TotallyNo．234)文章编号：1003—4722(2015)05—0054—06U肋对接焊缝三维疲劳裂纹应力强度因子分析杨绍林，卜一之，崔闯，张清华(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：U肋对接焊缝处易出现疲劳裂纹，为了分析该部位裂纹体应力强度因子对各关键参数的敏感程度及其简化计算公式，以港珠澳大桥为背景，利用ANSYS有限元软件，逐步建立了该桥正交异性钢桥面板U肋对接焊缝处三雏半椭圆形裂纹体的精细化

2、仿真分析模型，采用相互作用积分与有限元相结合的方法计算半椭圆形裂纹体应力强度因子，进行系统的参数分析，探讨了应力强度因子随各关键设计参数的变化规律，并根据有限元分析结果得出了应力强度因子计算公式。结果表明：应力强度因子对裂纹前缘位置和裂纹深度较敏感，而对顶板厚度、u肋厚度及u肋顶板宽度的敏感性较弱，基于响应面法得到的拟合公式计算应力强度因子具有较高的计算精度。关键词：正交异性钢桥面板；三维疲劳裂纹；U肋对接焊缝；应力强度因子；参数分析；有限元法；相互作用积分法中图分类号：U441；0346．1文献标志码：AAnalysisofStressInten

3、sityFactorsof3-DimensionalFatigueCrackinButtWeldJointofURibYANGShao’lin，BUYi—zhi，CUIChuang，ZHANGQing—hua(SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：ThebuttweldjointofUribispronetofatiguecrack．Toanalyzethedegreeofsen—sitivityofthestressint

4、ensityfactorsofthecrackedbodyinthebuttweldjointtothevariouscriti—calparametersandalsotoanalyzetherelatedsimplifiedcalculationformulaforthestressintensityfactors，theHongKong—Zhuhai—MacauBridgewastakenastheresearchobjectandtherefinedsireulationanalysismodelforthe3-dimensionalsem

5、i—ellipticcrackedbodyinthebuttweldjointoftheorthotropicsteeldeckUribofthebridgewasbuiltupgradually，usingthefiniteelementsoftwareANSYS．Thestressintensityfactorsofthesemi—ellipticcrackbodywerecalculatedbythecorn—binedmethodoftheinteractionintegralandfiniteelementsandtheparametri

6、canalysiswassys—tematicallycarriedout．Thelawsofthestressintensityfactorschangingwiththevariouscriticaldesignparameterswerestudiedandthecalculationformulaforthestressintensityfactorswasob—tainedaccordingtothefiniteelementanalysis．Theresultsofthestudydemonstratethatthestressinte

7、nsityfactorsaremoresensitivetothecrackfrontpositionandcrackdepth．butarelesssensi—tivetothethicknessofthetopplate，thicknessoftheUribandwidthoftheUribtopplate．Thestressintensityfactorscalculatedbythefittedcalculationformulabasedontheresponsesurfacemethodhashighaccuracyofcalculat

8、ion．收稿日期2014—09—12基金项目国家科技支撑计划项目(2011BAG07B03)；国家自然科学基金项目(511