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钢结构疲劳性能的实验研究与模型优化

目录

内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3研究目标与内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.4研究方法与技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

钢结构疲劳损伤机理分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.1疲劳损伤基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.2疲劳裂纹萌生过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.3疲劳裂纹扩展规律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

2.4影响疲劳性能的主要因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

钢结构疲劳性能实验研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.1实验方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

3.1.1实验样本制备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

3.1.2实验加载条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

3.1.3实验设备与仪器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

3.2实验结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.2.1疲劳破坏特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

3.2.2疲劳寿命统计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

3.2.3影响因素分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

钢结构疲劳性能数值模拟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

4.1数值模拟方法选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

4.2模型建立与网格划分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

4.3模拟参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.4模拟结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

4.4.1应力应变分布．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

4.4.2裂纹萌生与扩展模拟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

疲劳性能模型优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

5.1基于实验数据的模型修正．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

5.2参数敏感性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

5.3优化算法选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

5.4模型优化结果验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

6.1研究结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

6.2研究不足与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

1.内容概述

钢结构在长期服役过程中，由于受到交变载荷、环境腐蚀等因素的影响，易发生疲劳破坏，导致结构安全性与可靠性下降。因此深入探究钢结构疲劳性能并优化相关模型，对于提升工程设计的科学性和安全性具有重要意义。本课题围绕钢结构疲劳性能的实验研究与模型优化展开，主要包括以下内容：

（1）研究背景与意义

钢结构因其轻质高强、施工便捷等优势，在桥梁、