钢桥面板横隔板弧形开孔疲劳裂纹扩展三维数值模拟

文章针对正交异性钢桥面中横隔板弧形开孔处的典型疲劳开裂,基于线弹性断裂力学理论,采用ANSYS软件建立了三维裂纹扩展数值模拟方法。在此基础上,利用相互作用积分法计算得到的裂纹尖端应力强度因子K作为基本参量对该部位三维疲劳裂纹扩展特性进行研究。研究结果表明:正交异性钢桥面板横隔板弧形开孔处疲劳开裂以张开型开裂为主,同时随着疲劳裂纹扩展的不断进行,应力强度因子幅值不断增加,说明裂纹扩展速率也在加快;该处疲劳裂纹扩展到后期为穿透型疲劳裂纹,裂纹前缘趋于平齐。因此,对于横隔板弧形开孔处疲劳裂纹可以采用板单元进行二维疲劳裂纹扩展模拟,简化计算工作量,更高效进行后续研究工作。