[碩士]大跨度斜拉橋拉索鋼絲跨尺度疲勞斷裂行為研究

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內容簡介

　　[碩士]大跨度斜拉橋拉索鋼絲跨尺度疲勞斷裂行為研究　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：碩士　　學位授予單位：長沙理工大學　　學位年度：2011　　由于橋梁技術的發(fā)展，在大跨度橋梁中斜拉橋和懸索橋被廣泛應用。拉索作為這兩種橋型最主要的受力構件，由于環(huán)境及自身各種復雜因素(如環(huán)境侵蝕、自然災害、荷載長期效應、疲勞效應、材料老化)的影響，將不可避免地造成結構的損傷積累和抗力降低，甚至超過索力本身的承載力而導致結構破壞。由此引發(fā)的災難性事件，給人民生命安全帶來危害，給社會財富造成巨大損失。因此，對拉索進行疲勞斷裂行為研究己經成為工程領域內的研究熱點問題。本文闡述了疲勞斷裂行為的研究現(xiàn)狀，總結了已有疲勞斷裂行為研究的方法及其特點.在此基礎上，采用跨尺度疲勞斷裂模型對斜拉橋拉索鋼絲疲勞斷裂行為進行研究與分析?！　? 本文主要工作，是基于約束應力區(qū)概念建立了跨尺度裂紋模型，求得宏/微觀跨尺度應力強度因子K默的解析表達式。然后，以跨尺度應變能密度因子5,}}作為從宏觀到微觀裂紋擴展的控制參量，建立了跨尺度疲勞裂紋擴展模型。疲勞破壞全過程可用該模型進行統(tǒng)一描述，而不必劃分成疲勞裂紋形成與擴展兩個不同階段，采用不同的理論分別進行分析。以LYI2鋁合金板為例，采用上述模型，精確擬合出不同循環(huán)特征下的S-N試驗曲線。當考慮材料微結構的影響時，疲勞試驗數據的發(fā)散性也可擬合出來。研究表明，材料初始缺陷及微結構在疲勞過程中的演化特性，對于構件的疲勞壽命有顯著影響，是疲勞試驗數據發(fā)散的主要原因。最后，以李家沙特大橋為工程背景，利用MIDAS建立了全橋有限元模型。對李家沙特大橋拉索不同荷載工況下的受力狀況進行了詳細分析，并對拉索中鋼絲的疲勞斷裂行為及其影響因素進行了分析計算。計算結果表明，跨尺度疲勞裂紋擴展統(tǒng)一可以有效描述斜拉橋拉索鋼絲從宏觀到微觀的疲勞破壞全過程。

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