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世界著名钢桥失效事故分析:模型建立、边界条件和裂纹扩展计算

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:采用ANSYS中solid186单元建立眼杆整体模型和含裂纹的局部模型,在整体模型上施加边界条件和荷载,进行静力非线性分析,如图6.9所示。然后将局部模型导入FRANC3D,保留整体模型的边界条件,如图6.9所示,在局部模型中相应位置插入初始裂纹并进行循环应力作用下的裂纹扩展计算。眼杆所用钢材屈服强度为 517 MPa,极限强度为 689 MPa,弹性模量为 206 GPa,泊松比为0.3。根据调查报告,眼杆恒载应力约278.17 MPa,活载36.96 MPa。图6.9眼杆模型及初始裂纹

世界著名钢桥失效事故分析:模型建立、边界条件和裂纹扩展计算

联合采用ANSYS和FRANC3D进行裂纹扩展的数值仿真。采用ANSYS中solid186单元建立眼杆整体模型和含裂纹的局部模型,在整体模型上施加边界条件和荷载,进行静力非线性分析,如图6.9(a)所示。然后将局部模型导入FRANC3D,保留整体模型的边界条件,如图6.9(b)所示,在局部模型中相应位置插入初始裂纹并进行循环应力作用下的裂纹扩展计算。模拟裂纹扩展时,采用M积分计算应力强度因子幅ΔK,然后通过Paris公式(6.1)确定疲劳扩展速率:

式中:裂纹扩展参数 C、m 是描述材料疲劳裂纹扩展性能的基本常数,根据试验结果[14],m为3.55,C为2.36×10-15(单位:MPa,mm),断裂韧性KIC为1611.22 MPa·mm1/2

眼杆所用钢材屈服强度为 517 MPa,极限强度为 689 MPa,弹性模量为 206 GPa,泊松比为0.3。实际结构中每节链杆由两根相同的眼杆组成,两根眼杆受力相同,链杆之间在节点处通过销钉连接。眼杆主要受轴向拉力,无弯矩作用,且眼杆结构完全对称,因此将模型简化为 1/2 片眼杆。根据调查报告,眼杆恒载应力约278.17 MPa,活载36.96 MPa。眼杆初始裂纹尺寸见图6.9(c)。(www.xing528.com)

图6.9 眼杆模型及初始裂纹

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