CFRP-OFBG板加固损伤钢梁抗弯疲劳试验及其寿命预测研究

作     者：邓朗妮 李太升 刘阳 廖羚 钟锰军 李华 DENG Langni;LI Taisheng;LIU Yang;LIAO Ling;ZHONG Mengjun;LI Hua

作者机构：广西科技大学土木建筑工程学院柳州545006 

出 版 物：《建筑结构》 (Building Structure)

年 卷 期：2024年第54卷第3期

页      面：141-146,102页

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金地区基金项目(51568008) 

主　　题：钢梁 加固 CFRP-OFBG板 疲劳裂纹扩展 寿命预测 

摘      要：为研究采用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固后钢梁的疲劳性能,采用自主研发的具有自监测性能的智能碳纤维-光纤光栅板(CFRP-OFBG板)加固受损钢梁,在完成常幅荷载四点弯曲疲劳试验的基础上,研究不同应力幅作用下CFRP-OFBG板加固钢梁的疲劳性能。借助有限元方法,建立“三维实体有限元模型,结合J积分计算方法求解得到加固钢梁裂纹尖端的应力强度因子,基于线弹性断裂力学理论建立疲劳裂纹扩展模型,对CFRP-OFBG板加固钢梁的疲劳裂纹扩展寿命进行预测。研究表明:CFRP-OFBG板的加固作用可有效提高受损钢梁的疲劳寿命,延缓裂纹扩展速率,改善裂纹尖端的受力状态,降低裂纹尖端的应力强度因子;在循环荷载作用下,CFRP-OFBG板加固试件的疲劳寿命均随着应力幅的增大呈现递减趋势。将试验结果与预测结果相比较,发现加固试件疲劳寿命预测值比试验值略高,分析认为,这主要是因为在有限元模拟时没有考虑到试验中CFRP-OFBG板的局部剥离。