鋼結(jié)構(gòu)的高周疲勞損傷有限元分析模型研究.pdf

1、金屬結(jié)構(gòu)的疲勞破損是工程界早已發(fā)現(xiàn)的問題，就金屬結(jié)構(gòu)的總體來看，大約80％～90％的破壞事故和疲勞與斷裂有關(guān)。隨著焊接結(jié)構(gòu)的發(fā)展與結(jié)構(gòu)使用的頻繁程度加劇，土建鋼結(jié)構(gòu)疲勞破損問題日益突出。而目前針對公路橋梁和工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)行規(guī)范(如GB50017-2003)一般僅通過簡單的線性累積損傷法則和一定的構(gòu)造要求來保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在使用期間不發(fā)生疲勞破壞，適用范圍較窄，計(jì)算結(jié)果比較粗糙，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的疲勞分析更是無能為力。而土建鋼結(jié)

2、構(gòu)在正常使用時(shí)(除如地震等特殊情況外)的疲勞破壞又大多是高周疲勞破壞，即當(dāng)破壞斷裂時(shí)沒有明顯的塑性變形，破壞突然，危害大。因此，建立疲勞模型對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞分析具有重要的意義。 本文以吳堡黃河鋼桁架橋的加固工程為依托，針對公路橋梁和工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并結(jié)合疲勞損傷理論與有限元分析方法，初步建立了鋼結(jié)構(gòu)的高周疲勞損傷有限元分析模型。 本文在理論分析的基礎(chǔ)上，對無缺口鋼試件的高周疲勞和低周疲勞進(jìn)行分析，總結(jié)出來了彈

3、性疲勞損傷和塑性疲勞損傷，并得出不同疲勞損傷時(shí)的損傷演化規(guī)律，同時(shí)對損傷演化的算法以及一些材料常數(shù)的確定進(jìn)行了研究和討論。然后，本文通過通用有限元程序ANSYS來模擬缺口鋼試件在高周等幅應(yīng)力循環(huán)下的裂紋開展和彈塑性區(qū)分布等情形，完整描繪了其應(yīng)力場、應(yīng)變場以及損傷場的變化全過程，與試驗(yàn)結(jié)果作對比，對模型的適用性和實(shí)用性進(jìn)行分析和評價(jià)。 本文提出了用有限元分析程序?qū)?fù)雜結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行疲勞分析的基本思路，用有限元分析疲勞問題一方面可以