厚壁钢桥墩超低周疲劳裂纹寿命预测：数值模拟与Ge模型应用

本文主要探讨了厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命预测方法。研究者针对多组厚壁钢桥墩进行了详细的数值模拟分析，目的是提高结构设计的可靠性，确保桥梁工程的安全性。他们采用了钢材的混合强化模型来评估在不同往复荷载作用下，厚壁钢桥墩的滞回性能，这是一种考虑材料内部微观结构复杂性的模型，可以更精确地模拟实际工作条件下的力学行为。 首先，研究通过Ge模型中的局部损伤法和非局部损伤法对厚壁钢桥墩进行了网格尺寸的敏感性分析，这两种方法都是用于模拟材料在低周循环载荷下的疲劳行为。局部损伤法关注的是单个裂纹的发展，而非局部损伤法则考虑到裂纹间的相互影响，这在预测超低周疲劳裂纹萌生时显得尤为重要。通过这种方法，研究人员得到了不同网格尺寸下钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命预测值。 接着，研究者利用Ge模型对影响厚壁钢桥墩疲劳裂纹萌生寿命的关键因素，如翼缘宽厚比（影响结构稳定性和应力分布）以及试件通用长细比（反映结构刚度与长度的比例，影响脆性断裂风险）进行了深入的参数化分析。通过系统地改变这些参数，研究了它们对疲劳寿命的影响规律，为优化桥梁设计提供了科学依据。 研究结果表明，混合强化模型在预测厚壁钢桥墩的滞回性能方面表现良好，能够提供准确的力学行为描述。而Ge模型中的非局部损伤法在超低周疲劳裂纹萌生寿命预测上表现出较高的精度，证实了其在实际工程应用中的有效性。 最后，基于上述分析，研究者提出了一种经验公式，该公式可以根据厚壁钢桥墩的具体几何参数和加载特性，快速估算出其超低周疲劳裂纹萌生寿命，从而为桥梁设计师提供了一个实用的工具，有助于在早期设计阶段就预估和控制可能的疲劳失效风险。 这篇文章的核心内容是通过数值模拟和参数化分析，探索了如何通过混合强化模型和Ge模型有效地预测厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命，并为桥梁工程实践提供了重要的理论支持和技术指导。这对于保障桥梁结构的长期安全运行具有重要意义。