基于实测车流的焊缝疲劳裂纹扩展寿命分析

摘要

【目的】准确评估实测车流下钢桥面板顶板-U肋焊缝疲劳裂纹扩展寿命。【方法】提出了基于实测车流和ABAQUS-FRANC3D技术的裂纹扩展寿命概率分析方法；对比了不同车辆轴重、裂纹初始深度、裂纹初始形态比下焊缝裂纹尖端应力强度因子及疲劳裂纹扩展寿命的分布规律。【结果】轴重、裂纹初始深度、裂纹初始表面长度与裂纹尖端应力强度因子分布的期望值和离散程度呈正相关关系，与疲劳裂纹扩展寿命分布的期望值和离散程度呈负相关关系。【结论】控制轴重增长在44.0%以下或裂纹初始深度在2.0 mm以内能使等效应力强度因子集中分布在扩展门槛值以下，从而有效预防裂纹扩展；随机车流下浅裂纹、短裂纹疲劳扩展寿命的分布分别比深裂纹、长裂纹疲劳扩展寿命的分布具有更显著的变异性；随机车流下轴重增长程度越低，裂纹疲劳扩展寿命的不确定性越大。

关键词

钢桥面板 / 随机车流 / 裂纹扩展寿命 / 应力强度因子 / 概率分布