锈蚀钢丝疲劳断口分析与寿命预测.pdf

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1、第30卷第4期2017年4月中国公路学报ChinaJ．Highw．Transp．V01．30No．4Apr．2017文章编号：100卜7372(2017)04一0079一08锈蚀钢丝疲劳断口分析与寿命预测郑祥隆1，谢旭1，李晓章1’2，胡建民3，孙文智4(1．浙江大学土木工程学系，浙江杭州310058；3．武义县公路管理段，浙江金华321200；2．昆明理工大学土木工程系，云南昆明650504；4．金华市公路管理局，浙江金华321017)摘要：为了研究桥梁锈蚀高强度钢丝的疲劳性能以及疲劳断裂机理，并为基于断裂力学理论的锈蚀

2、高强度钢丝疲劳寿命评价提供试验依据，以服役10余年的漂浮结构体系的拱桥吊杆退役钢丝及人工加速腐蚀钢丝为试验样本，对这2类钢丝进行了不同应力幅下的疲劳试验；利用扫描电镜分析了锈蚀钢丝的疲劳断口形貌特征以及疲劳断裂失效过程，对比分析了2类锈蚀钢丝疲劳源的蚀坑尺寸；考察了2类锈蚀钢丝初始裂纹应力强度因子及剩余断裂韧性，并与既有的钢丝疲劳阈值和断裂韧性指标进行了比较；采用三参数公式对锈蚀钢丝应力一寿命(SN)曲线进行了拟合，对比了不同锈蚀程度钢丝SN曲线的差异；针对锈蚀钢丝高应力幅的疲劳寿命特征，运用线弹性断裂力学方法对其进行了分

3、析。结果表明：随着腐蚀程度的增加，钢丝的疲劳性能下降；表面蚀坑分布较密时，容易诱发多源裂纹并表现出不规则的裂纹扩展规律；萌生主裂纹的蚀坑阈值条件主要由疲劳裂纹扩展阈值△K。n控制；锈蚀钢丝SN曲线在低应力范围下出现拐点，符合三参数公式的拟合规律；锈蚀钢丝的裂纹扩展寿命所占比例较大，基于一定初始裂纹尺寸假设得到的疲劳裂纹扩展寿命sN曲线能较好地反映锈蚀钢丝中等寿命区的平均疲劳行为。关键词：桥梁工程；高强度钢丝；断裂力学；断口分析；断裂韧性；疲劳寿命；腐蚀中图分类号：U443．38文献标志码：AFatigueFractureS

4、urfaceAnalysisandFatigueLifeEstimationofCorrodedSteelWiresZHENGXiang—lon91，XIEXul，LIXiao—zhan91“，HUJian—min3，SUNWen—zhi4(1．DepartmentofCivilEngineering，Zh白iangUniversity，Hangzhou310058，Zhejiang，China；2．DepartmentofCivilEnginee“ng，KunmingUniversityofScienceandTechn

5、ology，Kunming650504，Yunnan，China；3．WuyiH培hwayAdministrationBureau，Jinhua321200，Zhejiang，China；4．JinhuaHighwayAdministrationBureau，Jinhua321017，Zhejiang，China)Abstract：Inordertoexplorethefatigueperformanceandfatiguefracturemechanismofcorrodedhigh—tensilesteelwiresa

6、ndprovidetheexperimentalbasisforfatiguelifeevaluationofcorrodedwiresinViewoffracturemechanicstheory，twotypesofcorrodedwireswereinvestigatedthroughfatiguetestsunderdifferentstressamplitudes．Onetypeofthesteelwirewassampledfromthehangersofafloating—systemarchbridgewh

7、ichhasservedformorethan10years，andtheothertypewasderiVedfromthesteelwireswithatreatmentofartificialacceleratecorrosion．ThroughtheobserVationofscanningelectronmicroscopic，thefracturesurfacemorph0109yandthefatigue收稿日期：2016—06—15基金项目：国家自然科学基金项目(51378460)作者简介：郑祥隆(1990

8、一)，男，浙江瑞安人，工学博士研究生，E—mail：zxlzju@zju．edu．cn。通讯作者：谢旭(1963一)，男，浙江慈溪人，教授，博士研究生导师，工学博士，xiexu@zju．edu．cn。80中国公路学报2017年0failureprocessofcorrodedwireswereanaly