CFRP加固焊接工字鋼梁的有限元分析.pdf

1、疲勞破壞是焊接結構最重要的失效方式。據(jù)資料統(tǒng)計，70％～90％的焊接結構失效是由于焊接接頭的疲勞斷裂引起的，疲勞破壞在一定程度上限制了焊接結構的應用范圍。本文回顧了疲勞問題的基本理論，焊接結構的主要特點和常見的改善鋼結構疲勞性能的措施、有限元在疲勞分析中的運用、ANSYS分析在鋼結構加固中的應用以及國內外FRP加固鋼結構的研究進展與現(xiàn)狀。 針對碳纖維增強復合材料(CFRP)加固焊接鋼結構，本文采用有限元軟件ANSYS分析該加固技

2、術的疲勞性能。 通過有限元軟件ANSYS對CFRP加固焊接工字鋼梁在彎曲工況下進行靜載荷分析。獲得以下結論，CFRP加固鋼梁提高了焊接鋼梁的剛度，降低了其撓度和應力，但由于加固材料與主結構彈性模量差別較小，因此加固后的鋼梁剛度、撓度、應力值變化幅度偏小。 利用有限元軟件對CFRP加固焊接工字鋼梁進行疲勞分析并與試驗結果進行比較。對于四種形式的鋼梁(未加固、一層CFRP布加固焊接鋼梁、兩層CFRP布加固焊接鋼梁、一層CFR

3、P板加固焊接鋼梁)，有限元分析的疲勞壽命分別是162.9萬次、221.7萬次、272.8萬次、226.9萬次。與未加固鋼梁相比，一層CFRP布加固焊接鋼梁的疲勞壽命提高36.1％，兩層CFRP布加固焊接鋼梁疲勞壽命提高67.5％。CFRP板對焊接鋼梁疲勞壽命提高39.3％。由疲勞壽命分析結果可知，三種加固方式中兩層CFRP布的加固效果最好，一層CFRP布和一層CFRP板的加固效果比較接近，約是兩層布加固效果的一半。通過對比，有限元分析的