钢桥复杂构造疲劳裂纹跨尺度扩展与寿命预测

作     者：崔闯 郑秋松 袁晓鹏 张宁 张清华 Cui Chuang;Zheng Qiusong;Yuan Xiaopeng;Zhang Ning;Zhang Qinghua

作者机构：西南交通大学土木工程学院成都610031 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092 

出 版 物：《东南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Southeast University：Natural Science Edition)

年 卷 期：2024年第54卷第3期

页      面：578-585页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2022YFB3706405) 国家自然科学基金资助项目(52108176,52278318) 

主　　题：钢桥 疲劳损伤演化 位错偶极子模型 短裂纹成核扩展 长裂纹扩展 

摘      要：针对传统宏观唯像学方法无法描述钢桥疲劳损伤由微观到宏观的多尺度演化过程的问题,建立了可描述钢桥复杂构造疲劳裂纹跨尺度扩展与寿命预测方法.首先,结合微观晶体塑性本构模型,建立了以能量耗散理论为基础的微观短裂纹成核与扩展模型.同时,结合线弹性断裂力学,建立了宏观长裂纹扩展模型.在此基础上,以钢桥典型的纵肋与顶板焊接构造细节为研究对象,结合既有疲劳试验,模拟并验证了微观短裂纹的成核、扩展,以及宏观长裂纹扩展全过程.数值模拟结果与试验结果基本一致,表明所提出的疲劳裂纹跨尺度扩展与寿命预测方法对于钢桥复杂构造细节疲劳损伤演化与评估具有较好的适用性.