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点蚀效应下超强钢丝疲劳损伤演化及寿命预测
被引量：
3
1
作者
王晓明
张浩楠
+2 位作者
邓华
张煜博
彭寒笑
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期2523-2534,共12页
主缆作为悬索桥不可更换的关键承重构件,其钢丝的疲劳寿命将直接影响桥梁的安全性和耐久性。由于主缆通常暴露于侵蚀环境中,往往会产生不同形式的腐蚀效应,其中点蚀是一种破坏力强且十分典型的腐蚀损伤,通常会成为疲劳裂纹萌生的初始点...
主缆作为悬索桥不可更换的关键承重构件,其钢丝的疲劳寿命将直接影响桥梁的安全性和耐久性。由于主缆通常暴露于侵蚀环境中,往往会产生不同形式的腐蚀效应,其中点蚀是一种破坏力强且十分典型的腐蚀损伤,通常会成为疲劳裂纹萌生的初始点,从而显著降低构件的疲劳寿命。为研究点蚀效应对超高强钢丝疲劳性能的影响,采用能反映腐蚀电化学机理的元胞自动机模型模拟点蚀复杂形成过程,并基于盐雾试验标定演化参数,获得超高强钢丝的表面点蚀坑模型;在ABAQUS中开发基于连续损伤力学的UMAT子程序,实现腐蚀钢丝的疲劳损伤演化与寿命预测,揭示腐蚀程度、蚀坑形状参数对超高强钢丝的损伤演化规律和疲劳寿命的影响。结果表明:采用元胞自动机方法能够准确模拟钢丝点蚀过程,生成的模型可以很好地展现真实的蚀坑形态和特征;在蚀坑处最早出现损伤,前中期损伤速率较慢,后期发展迅速;随着疲劳荷载的加载,蚀坑处会发生应力重分布现象,蚀坑底部的应力逐渐降低,周边应力反而增加;在元胞自动机中以质量损失率表征钢丝腐蚀程度,当钢丝的质量损失率从0.1%增加到0.25%时,其疲劳寿命减少约36.8%;点蚀坑的深宽比越大,形状越尖锐,钢丝越容易发生疲劳破坏。研究结果可为腐蚀环境下超高强钢丝的疲劳寿命评估和提高桥梁的耐久性提供参考。
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关键词
超高强钢丝
元胞自动机
腐蚀疲劳
损伤演化
疲劳寿命
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职称材料
界面状态对椭圆钢管混凝土轴压短柱影响分析
被引量：
4
2
作者
程高
张正琦
+1 位作者
刘永健
孟俊苗
《深圳大学学报（理工版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第5期444-452,共9页
为分析界面状态对椭圆钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响,构建了脱黏、有黏结滑移和完全黏结等3种典型界面状态的本构模型,并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟.围绕椭圆钢管混凝土轴压构件在工程应用中可能出现的典型受荷方式,如钢管...
为分析界面状态对椭圆钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响,构建了脱黏、有黏结滑移和完全黏结等3种典型界面状态的本构模型,并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟.围绕椭圆钢管混凝土轴压构件在工程应用中可能出现的典型受荷方式,如钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力、仅钢管受力等,建立非线性有限元模型,分析界面状态对构件的钢-混界面法向压应力、钢管及混凝土截面压应力、极限承载力和轴压刚度等力学性能的影响规律.结果表明,仅混凝土受力和仅钢管受力模式下,界面状态显著影响椭圆钢管混凝土轴压短柱的力学性能;界面黏结作用越强,钢管和混凝土互相帮助分担荷载的能力就越强,构件抵抗变形的能力就越强;钢管和混凝土共同受力模式下,界面状态对构件钢管和混凝土截面压应力、极限承载力及轴压刚度几乎无影响.
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关键词
桥梁工程
钢管混凝土
椭圆截面
界面状态
受荷方式
短柱
有限元分析
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职称材料
方钢管混凝土轴压短柱界面法向应力分析
被引量：
3
3
作者
程高
张正琦
刘永健
《合肥工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2019年第7期947-951,共5页
为了解钢管与管内混凝土之间的相互作用,判别钢管混凝土套箍作用发生的时刻和大小,文章围绕钢管混凝土轴压构件在工程应用中可能出现的典型受荷方式,例如钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力、仅钢管受力等,分别建立非线性有限元模型,...
为了解钢管与管内混凝土之间的相互作用,判别钢管混凝土套箍作用发生的时刻和大小,文章围绕钢管混凝土轴压构件在工程应用中可能出现的典型受荷方式,例如钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力、仅钢管受力等,分别建立非线性有限元模型,分析各受荷模式下钢管与混凝土界面法向应力沿截面宽度、短柱高度及随轴压荷载的变化情况。研究结果表明:不同受荷模式下钢管混凝土轴压短柱的界面法向应力沿截面宽度均呈“槽形”分布,但数值差别较大,由小到大依次为仅钢管受力、钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力;钢管和混凝土共同受力时钢管和混凝土的套箍作用发生在0.5倍极限荷载后;钢管约束混凝土的有效作用长度约为0.55倍截面宽度,非约束区域界面法向应力几乎为0。
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关键词
钢管混凝土
方形
界面法向应力
套箍作用
有限元分析
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职称材料
题名
点蚀效应下超强钢丝疲劳损伤演化及寿命预测
被引量：
3
1
作者
王晓明
张浩楠
邓华
张煜博
彭寒笑
机构
长安大学公路学院
旧
桥
检测与
加固
技术
交通行业
重点
实验室
(
西安
)
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期2523-2534,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52178104)
长安大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(073182656536)。
文摘
主缆作为悬索桥不可更换的关键承重构件,其钢丝的疲劳寿命将直接影响桥梁的安全性和耐久性。由于主缆通常暴露于侵蚀环境中,往往会产生不同形式的腐蚀效应,其中点蚀是一种破坏力强且十分典型的腐蚀损伤,通常会成为疲劳裂纹萌生的初始点,从而显著降低构件的疲劳寿命。为研究点蚀效应对超高强钢丝疲劳性能的影响,采用能反映腐蚀电化学机理的元胞自动机模型模拟点蚀复杂形成过程,并基于盐雾试验标定演化参数,获得超高强钢丝的表面点蚀坑模型;在ABAQUS中开发基于连续损伤力学的UMAT子程序,实现腐蚀钢丝的疲劳损伤演化与寿命预测,揭示腐蚀程度、蚀坑形状参数对超高强钢丝的损伤演化规律和疲劳寿命的影响。结果表明:采用元胞自动机方法能够准确模拟钢丝点蚀过程,生成的模型可以很好地展现真实的蚀坑形态和特征;在蚀坑处最早出现损伤,前中期损伤速率较慢,后期发展迅速;随着疲劳荷载的加载,蚀坑处会发生应力重分布现象,蚀坑底部的应力逐渐降低,周边应力反而增加;在元胞自动机中以质量损失率表征钢丝腐蚀程度,当钢丝的质量损失率从0.1%增加到0.25%时,其疲劳寿命减少约36.8%;点蚀坑的深宽比越大,形状越尖锐,钢丝越容易发生疲劳破坏。研究结果可为腐蚀环境下超高强钢丝的疲劳寿命评估和提高桥梁的耐久性提供参考。
关键词
超高强钢丝
元胞自动机
腐蚀疲劳
损伤演化
疲劳寿命
Keywords
ultra-high strength steel wire
cellular automata
corrosion fatigue
damage evolution
fatigue life
分类号
U443.38 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
界面状态对椭圆钢管混凝土轴压短柱影响分析
被引量：
4
2
作者
程高
张正琦
刘永健
孟俊苗
机构
长安大学公路学院
陕西省公路
桥
梁与隧道
重点
实验室
旧
桥
检测与
加固
技术
交通行业
重点
实验室
(
西安
)
出处
《深圳大学学报（理工版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第5期444-452,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51778058
51378068)
+1 种基金
中央高校基本科研业务费资助项目(310821161004)
陕西省自然科学基金资助项目(2018JQ5219)~~
文摘
为分析界面状态对椭圆钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响,构建了脱黏、有黏结滑移和完全黏结等3种典型界面状态的本构模型,并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟.围绕椭圆钢管混凝土轴压构件在工程应用中可能出现的典型受荷方式,如钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力、仅钢管受力等,建立非线性有限元模型,分析界面状态对构件的钢-混界面法向压应力、钢管及混凝土截面压应力、极限承载力和轴压刚度等力学性能的影响规律.结果表明,仅混凝土受力和仅钢管受力模式下,界面状态显著影响椭圆钢管混凝土轴压短柱的力学性能;界面黏结作用越强,钢管和混凝土互相帮助分担荷载的能力就越强,构件抵抗变形的能力就越强;钢管和混凝土共同受力模式下,界面状态对构件钢管和混凝土截面压应力、极限承载力及轴压刚度几乎无影响.
关键词
桥梁工程
钢管混凝土
椭圆截面
界面状态
受荷方式
短柱
有限元分析
Keywords
bridge engineering
concrete-filled steel tube
elliptical hollow section
interface state
loading model
stub column
finite element analysis
分类号
TU398.9 [建筑科学—结构工程]
在线阅读
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职称材料
题名
方钢管混凝土轴压短柱界面法向应力分析
被引量：
3
3
作者
程高
张正琦
刘永健
机构
长安大学公路学院
陕西省公路
桥
梁与隧道
重点
实验室
旧
桥
检测与
加固
技术
交通行业
重点
实验室
(
西安
)
出处
《合肥工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2019年第7期947-951,共5页
基金
国家自然科学基金资助项目(51778058
51508027)
陕西省自然科学基金资助项目(2018JQ5219)
文摘
为了解钢管与管内混凝土之间的相互作用,判别钢管混凝土套箍作用发生的时刻和大小,文章围绕钢管混凝土轴压构件在工程应用中可能出现的典型受荷方式,例如钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力、仅钢管受力等,分别建立非线性有限元模型,分析各受荷模式下钢管与混凝土界面法向应力沿截面宽度、短柱高度及随轴压荷载的变化情况。研究结果表明:不同受荷模式下钢管混凝土轴压短柱的界面法向应力沿截面宽度均呈“槽形”分布,但数值差别较大,由小到大依次为仅钢管受力、钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力;钢管和混凝土共同受力时钢管和混凝土的套箍作用发生在0.5倍极限荷载后;钢管约束混凝土的有效作用长度约为0.55倍截面宽度,非约束区域界面法向应力几乎为0。
关键词
钢管混凝土
方形
界面法向应力
套箍作用
有限元分析
Keywords
concrete-filled steel tube(CFST)
square
interfacial normal stress
confinement effect
finite element analysis
分类号
TU398.9 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
点蚀效应下超强钢丝疲劳损伤演化及寿命预测
王晓明
张浩楠
邓华
张煜博
彭寒笑
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
界面状态对椭圆钢管混凝土轴压短柱影响分析
程高
张正琦
刘永健
孟俊苗
《深圳大学学报（理工版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
4
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
方钢管混凝土轴压短柱界面法向应力分析
程高
张正琦
刘永健
《合肥工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2019
3
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职称材料
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