动力荷载作用下杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法

《动力荷载作用下杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第43卷第12期土木工程学报V01．43No．122010年12月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALDec．2010动力荷载作用下杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法瞿伟廉何钟山刘嘉(武汉理工大学，湖北武汉430070)摘要：基于ANSYS有限元计算软件，提出杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法。首先介绍杆系钢结构节点子结构的多尺度有限元计算方法的原理和含三维裂纹节点子结构的有限元建模方法。其次提出疲劳裂纹扩展实时应力强度因子的计算方法及通过对节点子结构荷载边界条件采用分组的

2、方式计算出多轴非比例加载情况下的应力强度因子幅的方法。再次通过Paris裂纹扩展公式完成裂纹扩展的疲劳寿命计算。最后通过一个铁路钢桁架桥丁．程实例的详细分析，得到其节点区疲劳裂纹扩展的全过程，并对此桥的疲劳寿命进行预测。关键词：杆系钢结构；节点；裂纹扩展；应力强度因子；多轴非比例加载；疲劳寿命中图分类号：TG405文献标识码：A文章编号：1000—131x(2010)12-0078-09Analysismethodoffatiguecrackpropagationandfractureatjointsofstee

3、llatticestructuresunderdynamicloadsQuWeilianHeZhongshanLiuJia(WuhanUniversityoftechnology，Wuhan430070，China)Abstract：Steellatticestructuresarepopularintheconstructionengineering．Itisknownthatunderthelong．termdynamicloads，fatiguecracksmayoccurintheweldedjoints

4、，inparticularinthejointswithweldingdefects，whichmaycausebrittlefractureofthejointsandevenleadtothecollapseofthestructures．Hence，inordertopreventthefatiguefailureofasteellatticestructure，itisimportanttopredictthefatiguecrackpropagationatitscriticaljointsaccura

5、tely．Thispaperpresentsacomputationalmethodforthefatiguecrackpropagationandfractureatthejointsofthesteellatticestructures．Amulti—scalemethodforanalyzingthestressofsteellatticestructuresiSestablishedandasolidelementmodelofthecommercialfiniteelementsoftwarepacka

6、geANSYSisusedinthispapertomodelthreedimensionalcrackedstructuresatfirst．Secondly，areal—timemethodforcomputingthestressintensityfactorofthefatiguecrackpropagationisproposed．Basedonthismethod，thegroupedstressintensityfactorrangesofthecriticaljointswithfatiguecr

7、acksunderthemulti—axialnon-proportionalloadingarecalculatedandthecrackpropagationlifeofthejointsisestimatedbytheParislaw．Finally，asimulatinganalysisforasteeltrussrailwaybridge，iscarriedouttoshowthefatiguecrackpropagationprocessofthejointsandtopredictthefatigu

8、elifeoftherailwaybridge．Keywords：steellatticestructures；joint；crackpropagation；stressintensityfactor；muhiaxialnon—proportionalloading；fatiguelifeE-nlan：qwlian@sina．COB系钢结构中受力最复杂的是其节点区域。由于