基于损伤力学_有限元法的大跨度钢桥梁构件疲劳损伤累积分析

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1、第13卷第5期船舶力学Vol.13No.52009年10月JournalofShipMechanicsOct.2009文章编号：1007-7294（2009）05-0739-09基于损伤力学—有限元法的大跨度钢桥梁构件疲劳损伤累积分析周太全1，陈鸿天2（1江南大学环境与土木工程学院，江苏无锡214122；2昆士兰科技大学建筑环境与工程学院，澳大利亚布里斯班）摘要：采用损伤力学—有限元全耦合方法分析桥梁焊接构件内的疲劳损伤累积过程，具有明确的物理意义。首先介绍了耦合疲劳损伤分析的基本方法，建立了全耦合疲劳损

2、伤分析的有限元方法过程，并将分析方法和过程嵌入大型通用有限元软件ABAQUS的用户接口里，便于对实际工程结构疲劳损伤累积过程进行分析。采用全耦合疲劳损伤分析方法，对青马大桥关键焊接构件进行疲劳损伤累积分析，结果表明：关键焊接构件疲劳损伤的累积过程具有局部性；疲劳损伤场与应力场之间存在着相互作用；广泛采用的线性米勒准则用于疲劳寿命评估是偏于安全的。这种偏于安全的误差，用于结构的疲劳设计是合适的，但对于在役结构疲劳损伤累积的准确评估却是不利的。该方法为桥梁结构基于有限元热点应力分析和损伤力学理论进行局部疲劳损

3、伤累积的准确评估提供了可行的方法和理论基础。关键词：钢桥梁构件；疲劳损伤；有限元；全耦合疲劳损伤分析中图分类号：U448.36TG405文献标识码：AFatiguedamageanalysisoflongspansteelbridgeweldedmembersusingthefiniteelementmethodanddamagemechanics12ZHOUTai-quan,TommyCHANHungTin(1CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering,Jiang

4、nanUniversity,Wuxi214122China;2FacultyofBuiltEnvironmentandEngineering,QueenslandUniversityofTechnology,Brisbane,Australia)Abstract：Theanalysismethodforanalyzingthesteelweldbridgememberfatiguedamageaccumulationusingthedamagemechanicsandfiniteelementanalys

5、ishastheobviousphysicalmeaning.Thefiniteele-mentanalysismethodforthefullycoupledfatiguedamageevolutionisproposedatfirstandthenisimple-mentedonthebasisoftheuserinterfaceofthefiniteelementsoftwareABAQUS.Theproposedmethodcanbeutilizedtoanalyzethefatiguedamag

6、eaccumulationinthepraticalengineeringstructuremember.Asacaseforstudy,thefullycoupledmethodusingthedamagemechanicsandthefiniteelementanalysisisper-formedforthecriticalweldedmembersfatiguedamageaccumulationassessmentintheTsingMaBridge.Thecalculatedresultsho

7、wsthatthefatiguedamageaccumulationinthecriticalweldedmembersisaccu-mulatedintheregionofweldingtoe.Thevalueoffaitguelifecalculatedbythefullycoupledmethodissmallerthanthatbytheuncoupledmethod,whichsuggeststhatthereexistsinteractionbetweenthefatigue收稿日期：2008

8、-09-23基金项目：香港特区政府研究资助局（RGC）资助项目（PolyU5042/01E，PolyU5134/03E）作者简介：周太全（1976－），男，江南大学环境与土木工程学院副教授，博士。740船舶力学第13卷第5期damageevolutionandthestructuralresponse.ThewidelyusedlinearMiner’sLawisconservativefortheevaluationoffa