中下承式拱桥吊杆的跨尺度疲劳失效行为研究

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1、．’学校代号１化３６学号１２１０２０１０１８５分类号ＴＵ３７５密级公开觀义方捧＾乂净硕±学位论文中下承式拱桥吊杆的跨尺度疲劳失效行为硏究学位申请人姓名李欣然所在学院±木与建筑学院指导教师巧軍松劫授学科专业Ｘ和力学研究方向断裂、疲劳与损伤论文提交日期２０１５年４Ｗ学校代号：10536学号：12102010185密级：公开长沙理工大学硕士学位论文中下承式拱桥吊杆的跨尺度疲劳失效行为研究学位申请人姓名李欣然指导教师唐雪松教授所在学院土木与建筑学院专业名称工程力学论文

2、提交日期2015年4月论文答辩日期2015年5月答辩委员会主席胡柏学研究员级高工Researchofmultiscalingfatiguefailurebehaviorofsuspendersinahalf-througharchbridgebyLIXinranB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2007AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinEngineeri

3、ngMechanicsinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorsProfessorTangXuesongApril,2015长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在昇师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加［＾＾示注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或。集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中抖明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。＇■作者签名：斗３：據日期年Ｊ月［日

4、來＾学位论文版权使用授权书、本学位论义作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密回。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）作者签名日期：诚１年ｒ月引日导师签名：日期：兴麻Ｊ月曰摘要现今日益增多的桥梁修建，如何延长桥梁的使用寿命问题日渐凸显

5、。吊杆作为桥梁的重要组成构件，受到桥梁结构本身荷载作用以及各种外界复杂因素的影响，不免会遭受到损伤而导致抗性降低，容易出现疲劳失效。所以吊杆钢丝的疲劳失效问题日益受到工程领域的重视。本文主要分析影响吊杆钢丝疲劳失效的因素，并逐一进行具体的数值计算分析。采用基于约束应力区的宏/微观跨尺度疲劳裂纹扩展模型，对模型进行验证；利用Midas/Civil有限元软件建立茅草街大桥模型，利用疲劳裂纹扩展模型对茅草街大桥吊杆钢丝的疲劳问题做详尽的计算与分析。本文的主要研究工作，是基于约束应力区的宏/微观跨尺度疲劳裂纹扩展统一模型，研究吊杆钢丝的疲劳断裂行为，分析各

6、个宏/微观因素对钢丝疲劳失效行为的影响。主要工作包括：(1)研究40CrNi2Si2MoVA低合金超高强度钢材料的跨尺度疲劳行为。利用光滑试件的实验S-N曲线，拟合出材料的疲劳损伤参数。对含缺口试件的疲劳寿命进行预测，理论预测结果与试验结果吻合良好，验证了该模型可以有效描述高强钢材从微观到宏观疲劳失效的全过程。(2)建立了茅草街大桥的有限元分析模型。桥梁吊杆在不同荷载工况下，并考虑吊杆钢丝的松弛或张紧效应，对吊杆钢丝的受力状况进行详细分析计算。对吊杆钢丝在桥梁实际服役过程中的疲劳寿命，给出一个合理的估计。(3)采用疲劳裂纹扩展跨尺度模型，对茅草街大

7、桥吊杆的疲劳失效行为进行计算与分析，得出了受力最不利吊杆不同工况下的a-N曲线图。通过数值计算，对影响吊杆疲劳失效行为的各因素进行了研究。计算结果表明，微观效应对吊杆钢丝的疲劳断裂行为的显著影响。关键词：中下承式拱桥，吊杆，钢丝，疲劳，疲劳裂纹扩展，跨尺度，微观效应IAbstractWiththerapiddevelopmentofbridgeconstruction,theproblemthathowtoprolongtheservicelifeofabridgehasbeenincreasinglyhighlighted.Asanimporta

8、ntcomponentofthebridge,thesuspendersofabridgehebridgestructur