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矩形钢管K型节点复合型应力强度因子计算方法研究

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工程力学 2023年第5期40卷 182-194页

作者：刘永健赵瑞姜磊傅一晟长安大学公路学院陕西西安710064 公路大型结构安全教育部工程研究中心陕西西安710064

相比圆形钢管桁架,矩形钢管桁架在施工方面具有一定的技术经济优势,并已广泛应用于桥梁工程中,鉴于断裂力学法评估该类结构疲劳性能的需要,该文探讨矩形钢管K型节点在支管拉压平衡荷载作用下的应力强度因子计算方法。提出带表面裂纹矩... 详细信息

相比圆形钢管桁架,矩形钢管桁架在施工方面具有一定的技术经济优势,并已广泛应用于桥梁工程中,鉴于断裂力学法评估该类结构疲劳性能的需要,该文探讨矩形钢管K型节点在支管拉压平衡荷载作用下的应力强度因子计算方法。提出带表面裂纹矩形钢管K型节点有限元建模方法,并与试验进行验证;通过参数分析,研究节点和裂纹几何参数对节点几何修正系数Y的影响;多元回归分析拟合得到矩形钢管K型节点应力强度因子计算公式及其修正后的设计计算公式,并通过算例分析给出基于断裂力学的钢管节点剩余疲劳寿命评估方法。结果表明:有限元结果与试验结果比值均值为1.012,变异系数为0.034,两者最大差值仅为5.5%,表明有限元计算结果可靠;节点几何参数2γ、τ与Y呈正相关,θ与Y呈负相关,其原因主要在于节点相贯线处刚度和受拉荷载变化,改变了裂纹尖端应力场,从而影响了裂纹扩展速率,裂纹几何参数c/a与Y呈正相关,但影响不明显,a/t0与Y呈负相关;提出的应力强度因子计算公式与有限元计算结果吻合良好,且修正后用于设计的计算公式具有95%的可靠度;圆形钢管节点应力强度因子高于矩形钢管节点,平均提高24.9%,说明在相同荷载工况下,圆形钢管节点裂纹扩展速率更快,算例分析也进一步验证该结论,圆形钢管节点剩余疲劳寿命为2.1×105次,低于矩形钢管节点的剩余疲劳寿命2.3×105次。

关键词：桥梁工程复合型应力强度因子有限元分析矩形钢管K型节点表面裂纹评估流程

弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的有限元分析

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工程设计学报 2007年第2期14卷 153-159页

作者：何家胜朱光强朱晓明路远明吴建平武汉工程大学机械工程学院湖北武汉430074 中国石油化工股份有限公司武汉分公司湖北武汉430082

对表面裂纹复合型应力强度因子的研究一直是线弹性断裂力学中的重要课题,例如弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的计算,到现在也没有一个正确的分析解.考虑到裂尖的应力奇异性,在裂纹前沿手动设置三维奇异单元,用三维有限... 详细信息

对表面裂纹复合型应力强度因子的研究一直是线弹性断裂力学中的重要课题,例如弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的计算,到现在也没有一个正确的分析解.考虑到裂尖的应力奇异性,在裂纹前沿手动设置三维奇异单元,用三维有限元法中的1/4点位移法计算弯扭组合载荷下圆管表面椭圆裂纹前沿的Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子,并分析其随裂纹深度增加时的变化规律.运用该方法计算了有关模型的应力强度因子,并与该模型的实验值进行了比较,计算结果和实验结果吻合良好.

关键词： 1/4点奇异单元有限元法复合型应力强度因子半椭圆表面裂纹

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CSM玻璃钢层间剪切断裂

航空学报 1986年第2期 187-197页

作者：张双寅 Soden P.D Soden 中国科学院力学研究所曼彻斯特大学理工学院机械工程系曼彻斯特大学理工学院机械工程系

本文对CSM-GRP层间剪切断裂用实验与分析方法进行了研究。用英国标准BS4994规定的双槽试件拉剪法测量了层间剪切强度(ILSS)。用有限元法计算了应力分布、损伤扩展和复合型应力强度因子。并讨论了BS4994规定的这一试验方法的可靠性。

关键词：层间剪切试验结果剪切面复合型应力强度因子破坏准则试件 CSM 剪切强度抗剪强度力学强度拉剪裂纹扩展玻璃钢玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强复合材料

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考虑荷载型反射裂缝的沥青加铺层寿命预测

中国民航大学学报 2023年第1期41卷 41-46页

作者：史超张磊田帅团姚鹏飞民航机场规划设计研究总院有限公司北京100101 东南大学智能运输系统研究中心南京210018 北京中企卓创科技发展有限公司北京100624

反射裂缝是导致复合式道面失效的主要病害之一,为研究大型飞机荷载作用下受反射裂缝控制的沥青加铺层疲劳寿命,首先,采用复合型应力强度因子作为力学指标,建立了基于反射裂缝扩展规律的沥青加铺层疲劳寿命预测模型。其次,采用有限元方... 详细信息

反射裂缝是导致复合式道面失效的主要病害之一,为研究大型飞机荷载作用下受反射裂缝控制的沥青加铺层疲劳寿命,首先,采用复合型应力强度因子作为力学指标,建立了基于反射裂缝扩展规律的沥青加铺层疲劳寿命预测模型。其次,采用有限元方法模拟分析了不同工况条件下最不利荷位的沥青加铺层应力状况,进而得出了复合型应力强度因子在不同加铺层结构中的变化规律,建立了沥青加铺层疲劳寿命与道面各结构层几何力学参数之间的关系方程。最后,以国内某枢纽机场跑道加盖工程为例,应用该方法优化了沥青加铺层结构方案,计算得出的沥青加铺层结构组合“6 cm沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA,stone mastic asphalt)+9 cm沥青混凝土(AC,asphalt concrete)”在实际工程中被采纳。

关键词：复合式机场道面疲劳寿命反射裂缝复合型应力强度因子

荷载与温度耦合下沥青路面结构复合型反射裂缝断裂分析

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长沙交通学院学报 2008年第1期24卷 49-53页

作者：元松张显安上海市市政规划设计研究院上海200031 湖北省公路局科研所湖北武汉430000

根据疲劳断裂理论,以ANSYS中APDL参数化命令为开发平台,编制出荷载与温度耦合作用下的沥青路面结构复合型反射裂缝疲劳扩展分析程序,并采用最大周向拉应力理论,判断复合型裂纹的扩展路径和方向,计算分析了荷载作用位置、层间接触状态、... 详细信息

根据疲劳断裂理论,以ANSYS中APDL参数化命令为开发平台,编制出荷载与温度耦合作用下的沥青路面结构复合型反射裂缝疲劳扩展分析程序,并采用最大周向拉应力理论,判断复合型裂纹的扩展路径和方向,计算分析了荷载作用位置、层间接触状态、各结构层参数对裂缝扩展过程中复合型应力强度因子的影响变化规律.

关键词：反射裂缝疲劳断裂复合型应力强度因子