伍希志　程军圣　杨宇　黄毅

(湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室， 湖南 长沙 410082)

CFRP加固裂纹钢板的疲劳寿命及加固参数研究*

伍希志程军圣†杨宇黄毅

(湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室， 湖南 长沙 410082)

摘要:钢结构在运行一段时间后，其母材或焊缝附近易产生裂纹，因此需要对裂纹进行修复以延长使用寿命.文中研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)加固裂纹钢板的疲劳寿命及加固参数.首先采用粘结力理论，建立CFRP加固裂纹钢板的有限元模型，计算得到裂纹尖端的应力强度因子；然后进行4组对比疲劳试验，利用试验数据和Paris公式计算材料常数C和n，将计算的应力强度因子代入Paris公式预测试件的疲劳寿命；最后利用有限元模型对CFRP加固的刚度、长度、宽度等加固参数进行了研究.结果表明：根据有限元模型计算的应力强度因子幅和Paris公式可以准确预测CFRP加固裂纹钢板的疲劳寿命；CFRP加固可以减小裂纹尖端的应力强度因子，有效提高裂纹钢板的疲劳寿命.

关键词：复合材料；裂纹；修复；粘聚力；碳纤维增强复合材料；应力强度因子

钢结构在运行一段时间后，在多种因素的综合作用下，其母材或焊缝附近易产生裂纹,严重影响结构的正常使用.传统裂纹修复方法比较多，比如裂纹尖端钻孔、裂纹处贴钢板、裂纹处补焊等[1].碳纤维增强复合材料(CFRP)具有比刚度和比强度高、可设计性好、防腐蚀等优点[2]，在裂纹结构修复中已得到广泛研究和应用.