碳纤维复材加固开裂焊接十字接头疲劳性能研究

摘要：

疲劳破坏是焊接钢桥在循环荷载下失效的常见形式,为了延长其寿命,需要对开裂结构进行加固修复.碳纤维复材(CFRP)由于优良的性能,广泛应用于混凝土结构加固中,而很少用于焊接钢结构.通过试验和有限元方法研究循环荷载作用下不同初始裂纹深度、CFRP布厚度和弹性模量对疲劳性能的影响.采用有限元软件ABAQUS分析加固和未加固焊接十字接头应力强度因子的变化规律,并与解析结果相比较.分析发现:未加固试件数值模拟解和理论解得到的应力强度因子误差很小,验证了数值模拟的准确性.当胶层分别采用CPE8和黏结单元(cohesive element)来模拟时,最大偏差为-3.4％.CFRP能够有效降低裂纹尖端处强度因子,延长其疲劳寿命,最大增幅达到67％.当CFRP布弹性模量和厚度越大,对裂纹尖端处应力强度因子的降低幅度越明显.基于Paris公式估算十字接头的剩余疲劳寿命,并将预测寿命与试验结果进行对比,发现吻合较好.

关键词：CFRP;焊接十字接头;疲劳寿命;数值模拟;应力强度因子

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资助基金：国家自然科学基金项目;浙江省自然科学基金项目;山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地重庆交通大学开放基金项目

在线出版日期：2021-09-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：181-187