双面焊U肋内侧焊缝初始裂纹特性研究

摘要

针对正交异性钢桥面板双面焊U肋的内侧焊缝疲劳失效模式开展疲劳试验,基于断裂力学理论,采用FRANC3D-ANSYS交互技术研究U肋内侧焊趾初始裂纹的扩展特性及裂纹的初始角度效应,得到初始裂纹具备扩展能力的有效角度区间,推导并给出相应的拟合计算公式.研究结果表明:双面焊U肋构造具有裂纹在内侧焊趾萌生并沿腹板厚度方向扩展的疲劳失效模式,裂纹初始角度具有不确定性;裂纹为I型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹,初始角度越大的裂纹,Ⅱ-Ⅲ型特征越强;裂纹初始角度主要影响结构在裂纹扩展阶段的疲劳寿命分布,初始角度较大的裂纹在经历扩展速率快速增长阶段后,会更快地达到失稳扩展;裂纹能否扩展不能直接通过有效应力强度因子去判定,可结合初始裂纹扩展的有效角度区间判断,区间大小与裂纹形状比呈分段线性负相关.