管结构节点疲劳设计.pdfVIP

m结构分析及试验研究 参考文献： 1．胡大琳，杨大慰，陈祥宝．钢筋混凝土拱桥极限承栽力分析[J]．西安公路学院学撮+ 199l，儿(3)：1—5． 2．韩林海．钢管混凝土结构[M]．北京：科技出版社、20130． 3．垒伟良．钢筋混凝土拱桥的极限承栽力[J】．浙江大学学报，1997，31(4)：449。461． 4．潘家英，张国政，程庆国．太跨度桥粱极限承栽力的几何与材料非线性耦合分析[J]．土 木工程学报，20130，33(1)：5～8． 5．扬永清．钢管混凝土拱桥横向稳定性研究[D]．西南交通大学博士学位论文，1998．2． 6．扬勇．斜拉桥极限承栽力几何和材料非线性钢筋混凝土有限元[D】．同济大学博士学位 论文．1996．5． 管结构节点疲劳设计 范文理 (西南交通大学) 一、焊接结构的疲劳问题 1．疲劳现象 疲劳定义为由重复应力引起裂纹缓慢扩展而造成结构部件的损伤。疲劳断裂通常是一种 低名义应力破坏，它和脆性断裂有许多相同或相近的特点，例如断裂前性变形很小，断12I平齐。 但其本质与一般脆断不同。对焊接结构而言，在反复荷载作用下，焊接接头的疲劳破坏占结构 破坏很大部分。究其原因一般有以下两点： 1)应力集中的影响 焊接接头的外型几何变化以及因焊接而带来的未溶台，未焊透、气孔、夹碴、裂纹等焊接缺 陷所形成的几何不连续使焊缝区出现了明显的应力集中，尤以焊趾处突出。 2)焊接残余应力的影响 焊接热过程使焊接接头周围形成了自身平衡的纵向和横向残余应力，其值在焊缝附近通 常会达到材料的屈服点^。残余拉应力的存在极易引发疲劳裂纹，同时疲劳裂纹的扩展速率 也可能因残余拉应力而增大。在焊接接头中，应力集中点经常和高值的残余拉应力点重合，使 疲劳问题更加突出。 2．疲劳强度 疲劳破坏一般分为裂纹萌生、裂纹稳定扩展和最终失稳断裂三个阶段。焊接接头的疲劳 强度主要由以下两点决定： 1)裂纹萌生过程，它取决于焊缝的焊趾和焊根处的局部缺口应力状态； 2)裂纹扩展过程，它取决于裂纹(包括缺口效应在内)的应力强度因子。 绝大多数焊接接头的疲劳裂纹产生在焊趾处，其疲劳寿命主要由裂纹生长扩展决定。显 管结掏节点疲劳设计 然接头的最大缺口应力和应力强度因子决定其疲劳强度。按断裂力学原理，缺口尖端的应力 强度因子可写作 K=Y(c)·J·／磊或K=Y(口)·d·厂蔬 式中：y(c)、y(n)——几何修正系数； 一——垂直于裂纹的名义应力； 2c——半椭圆形表面裂纹长度； Ⅱ——裂纹深度，a／c=Po。。 事实上，发生在焊缝处的疲劳裂纹多数都会进入焊接热影响区或母材之中，从实用出发， 只要最大缺口应力及应力强度因子与构件的基本名义应力成正比，便可认定它们取决于相邻 母材的名义应力而不取决于静载作用下起决定性作用的焊缝名义应力。 3．焊接接头疲劳强度分析方法 对焊接接头疲劳强度而言，由于局部最大应力实际上起着主导作用，因此焊接接头的疲劳 强度分析方法可有4个不同的层次：即名义应力评定法、结构应力评定法、缺口应力评定法和 断裂安全性评定法。这4种方法既可相互配合使用，又可各自单独使用。 1)名义应力评定方法是用材料力学方法来确定构件断面上的名义应力是否小于疲劳断 裂时的持久名义应力。该方法是用得十分广泛的基本方法。名义应力写作d。。 2)结构应力评定方法要求除名义应力外还应采用解析或有限元法确定无缺口效应的结 strees)热点应力指最大结构 构非均匀应力分布情况，又称几何应力法或热点应力法(Hotspot 应力或结构中控制截面的危险点应力，写作口c。 3)缺口应力评定法做分析时除名义应力和结构应力外，还应确定焊趾和焊缝根部的应力 集中。在焊接结构分析中迄今只用于某些特殊场合。 4)断裂力学分析方法将焊接接头(特别是焊趾和焊缝根部)的裂纹和缺陷利用裂纹尖端 处的应力强度因子加以计算。裂