cfrp板加固含裂纹受拉钢板的疲劳性能研究

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1、第24卷第6期Vol.24No.6工程力学2007年6月June2007ENGINEERINGMECHANICS91文章编号：1000-4750(2007)06-0091-07CFRP板加固含裂纹受拉钢板的疲劳性能研究*1,31,23郑云，叶列平，岳清瑞(1.清华大学土木工程系，北京100084；2.清华大学结构工程与振动教育部重点实验室，北京100084；3.中冶集团建筑研究总院,北京100088)摘要：根据线弹性断裂力学理论，采用“三维块体-弹簧-板”有限元模型对裂纹尖端的应力强度因子幅值进行计算，并基于Paris-Erdogan裂纹扩展模型，提出了CFRP

2、板加固含裂纹受拉钢板的疲劳寿命预测方法。然后对4个CFRP板加固含初始疲劳裂纹钢板的受拉疲劳性能进行了试验研究，考察了碳纤维板加固量、单面和双面加固方式对疲劳性能的影响。试验结果表明，CFRP板加固钢板的疲劳寿命比未加固钢板显著提高，疲劳裂纹扩展的试验结果与预测结果符合较好。关键词：碳纤维；疲劳裂纹；有限元模型；线弹性断裂力学；疲劳寿命预测中图分类号：TU391文献标识码：ASTUDYONFATIGUEBEHAVIOROFCRACKEDTENSILESTEELPLATESREINFORCEDWITHCFRPPLATES1,31,23ZHENGYun，YELie-

3、ping，YUEQing-rui(1.DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity，Beijing100084,China;2.KeyLaboratoryofStructuralEngineeringandVibrationofChinaEducationMinistry,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;3.CentralResearchInstituteofBuildingandConstruction,MCCGroup,Beijing100088,China)Ab

4、stract:Thefatiguelifepredictionmethodforthesteelplatesreinforcedwithcarbonfiberreinforcedpolymer(CFRP)plateswasproposedbasedontheParislaw.Thestressintensityfactorwascalculatedwiththefiniteelementmodelpresentedinthepaper.Foursteelplateswith10mmlongcenterfatiguecrackweretestedunderthec

5、yclictensileloads.Severalinfluencingfactorsonthefatiguebehaviorofsteelmembers,includingtheamountofstrengtheningCFRPplates,thesingleordoublebondmodeandthestressrange,wereinvestigated.TheresultsindicatethatthefatiguelifeofsteelplatesreinforcedwithCFRPplatesobviouslyincreasedascomparedt

6、oun-reinforcedsteelmembers.Thefatiguecrackpropagationcharacteristicsobtainedfromexperimentalresultsandpredictionsareingoodagreement.Keywords:CFRP;fatiguecrack;finiteelementmodel;linearelasticfracturemechanics;fatiguelifeprediction由于具有比强度和比刚度高、疲劳性能好、耐CFRP加固钢结构也逐渐成为新的研究热点，目前腐蚀等特点，碳纤维增强

7、复合材料(CFRP)已在混凝研究主要集中在CFRP加固钢结构静力性能方面的土结构加固中得到广泛的研究和应用。近年来研究，而对CFRP加固钢结构疲劳性能的研究相对———————————————收稿日期：2005-10-21；修改日期：2006-06-19基金项目：国家自然科学基金重点项目(50238030)作者简介：*郑云(1976)，男，江西人，国家一级注册结构工程师，博士生，从事结构工程研究(E-mail:y-zhen02@mails.tsinghua.edu.cn)；叶列平(1960)，男，江苏人，教授，博士，博导，从事混凝土、抗震、FRP研究(E-mail

8、:ylp@tsinghu