CFRP加固焊接工字鋼梁的有限元分析.pdf

1、疲勞破壞是焊接結(jié)構(gòu)最重要的失效方式。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，70％～90％的焊接結(jié)構(gòu)失效是由于焊接接頭的疲勞斷裂引起的，疲勞破壞在一定程度上限制了焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。本文回顧了疲勞問(wèn)題的基本理論，焊接結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)和常見(jiàn)的改善鋼結(jié)構(gòu)疲勞性能的措施、有限元在疲勞分析中的運(yùn)用、ANSYS分析在鋼結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用以及國(guó)內(nèi)外FRP加固鋼結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀。 針對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)加固焊接鋼結(jié)構(gòu)，本文采用有限元軟件ANSYS分析該加固技

2、術(shù)的疲勞性能。 通過(guò)有限元軟件ANSYS對(duì)CFRP加固焊接工字鋼梁在彎曲工況下進(jìn)行靜載荷分析。獲得以下結(jié)論，CFRP加固鋼梁提高了焊接鋼梁的剛度，降低了其撓度和應(yīng)力，但由于加固材料與主結(jié)構(gòu)彈性模量差別較小，因此加固后的鋼梁剛度、撓度、應(yīng)力值變化幅度偏小。 利用有限元軟件對(duì)CFRP加固焊接工字鋼梁進(jìn)行疲勞分析并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。對(duì)于四種形式的鋼梁(未加固、一層CFRP布加固焊接鋼梁、兩層CFRP布加固焊接鋼梁、一層CFR

3、P板加固焊接鋼梁)，有限元分析的疲勞壽命分別是162.9萬(wàn)次、221.7萬(wàn)次、272.8萬(wàn)次、226.9萬(wàn)次。與未加固鋼梁相比，一層CFRP布加固焊接鋼梁的疲勞壽命提高36.1％，兩層CFRP布加固焊接鋼梁疲勞壽命提高67.5％。CFRP板對(duì)焊接鋼梁疲勞壽命提高39.3％。由疲勞壽命分析結(jié)果可知，三種加固方式中兩層CFRP布的加固效果最好，一層CFRP布和一層CFRP板的加固效果比較接近，約是兩層布加固效果的一半。通過(guò)對(duì)比，有限元分析的