王占飞,韩迎秋,何志成,王 维

(1.沈阳建筑大学交通与测绘工程学院,辽宁 沈阳 110168;2.珠海交通工程技术有限公司,广东 珠海 519060;3.中建铁路投资建设集团有限公司,北京 102627)

近年来,正交异性钢桥面板因其具有轻质高强且便于施工等优点被广泛使用[1]。但由于正交异性钢桥面板本身构造特点易引起面板、纵肋、横肋的面外变形,从而在循环载荷下产生疲劳开裂的问题[2]。据统计,在服役期间大约 90%的正交异性钢桥面板结构失效是由疲劳开裂引起的[3]。因此,对现役钢桥疲劳细节的裂纹扩展路径和裂纹疲劳寿命预测是一个至关重要的问题。

扩展有限单元法(Extended Finite Element Method,XFEM)作为一种新兴模拟裂纹扩展的数值方法,不仅保留了传统有限单元法的优点,并且克服了传统有限单元法在裂纹扩展过程中需要对裂纹尖端的网格进行重划分的缺点[4]。因此该方法受到众多学者关注。殷晓磊等[5]应用XFEM研究了高强钢丝的裂纹扩展规律。H.Zarrinzadeh等[6]应用XFEM分析了复合材料中不同裂纹取向的管道断裂行为。刘占生[7]基于XFEM模拟了舰船蒸汽轮机叶片裂纹萌生和扩展情况。林铁军等[8]应用XFEM模拟研究了钻杆裂纹扩展的过程。上述国内外学者的研究表明,XFEM在模拟裂纹扩展的问题中具有一定的可行性和准确性。基于此,笔者基于XFEM研究正交异性钢桥面板-U肋焊缝处疲劳裂纹扩展规律,利用ABAQUS有限元软件建立了3U肋正交异性钢桥面板数值分析模型,将复杂的三维问题简化为平面问题,并通过改变初……