面外变形下钢桥的疲劳贯通裂纹扩展行为研究

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1、桥梁建设2015年第45卷第5期(总第234期)BridgeConstruction，Vo1．45，No．5。2015(TotallyNo．234)77文章编号：1003—4722(2015)05—0077—06面外变形下钢桥的疲劳贯通裂纹扩展行为研究鞠晓臣，赵欣欣，刘晓光(中国铁道科学研究院，北京100081)摘要：为了解钢桥的疲劳贯通裂纹在面外变形作用下的发展规律，对其扩展行为进行研究。制作双轴对称长方形钢板试件进行面外变形疲劳试验，选取5种应力比(0、一0．25、一0．5、一0．75、一1)进行加栽，得到应力比为一1时的裂纹前沿为V形，其他应力比时裂纹前沿基本以1／4椭圆状为

2、主。将得到的裂纹前沿引入到数值模型中，对应力比为一1与0时的裂纹扩展情况进行数值分析，通过J能量积分法计算得到沿不同裂纹前沿的应力强度因子分布。结合既有应力强度因子计算公式和数值计算结果，提出基于实际裂纹前沿的面外变形作用下的疲劳裂纹应力强度因子计算公式修正系数，针对不同的裂纹长度建议在0．43～0．54取值。关键词：钢桥；贯通疲劳裂纹；裂纹前沿形状；应力强度因子；面外变形；应力比；数值分析中图分类号：U448．36；U441．4文献标志码：AStudyofPropagationBehaviorofThrough—ThicknessFatigueCracksofSteelBridg

3、eUnderOut—Of-PlaneDeformation．，【，Xiao—chen，ZHAOXin-xin，LIUXiao-guang(ChinaAcademyofRailwaySciences，Beijing100081，China)Abstract：Tounderstandthepropagationlawsofthethrough—thicknessfatiguecracksofsteelbridgeundertheout—of-planedeformation，thepropagationbehaviorofthefatiguecrackswasstudied．Anobl

4、ongsteelplatespecimenofdouble—axissymmetrywasfabricatedandthefatiguetestsforthespecimenundertheout—of—planedeformationweremade．Thespecimenwasloadedby5selectedstressratios(0，一0．25，一0．5，～0．75and一1)andthecrackfrontobtainedatthestressratio。——1wastheVshapewhilethecrackfrontsobtainedatotherstressrat

5、ioswerebasical_—lYmainlythe1／4ellipticalshapes．Theobtainedcrackfrontswereintroducedintothenumericalmodelandthepropagationofthecracksatthestressratios一1and0wasnumericallyanalyzed．ThedistributionofthestressintensityfactorsalongthedifferentcrackfrontswasobtainedbythecalculationoftheJ-integralmeth

6、od．Withreferencetotheexistingformulaeforthestressintensityfactorsandtheresuitsofthenumericalcalculation。thecorrectioncoefficientsfortheformulaofthefatiguecrackstressintensityfactorsbasedontheactualcrackfrontsundertheout——of——planede’—formationweregivenandinaccordancewiththedifferentcracklength

7、，itwasproposedthatthevaluesofthecorrectioncoefficientsshouldbeselectedintherangeof0．43～0．54．Keywords：steelbridge；through—thicknessfatiguecrack；crackfrontshape；stressintensityfactor；out—of-planedeformation；stressratio；numericalanalysis1引