基于损伤力学的铆接试件疲劳裂纹萌生寿命研究

杨景明

(西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031)

疲劳失效是钢结构桥梁发生破坏的主要形式之一。疲劳损伤是结构在长期交变载荷作用下性能不断劣化的过程，包括微短裂纹形成与发展以及不同的应力或应变幅之间的交互耦合作用等效应[1]。铆接钢结构桥梁的铆钉孔处应力集中现象突出，容易萌生疲劳裂纹，属于典型的疲劳易损部位，其疲劳失效问题直接关系到桥梁结构的安全运营。

目前基于应力-寿命关系曲线以及基于断裂力学方法确定构件或结构的疲劳强度或疲劳寿命是钢结构桥梁疲劳抗力评估的主要方法，这种基于弹塑性本构理论的疲劳性能评估方法，难以反映真实结构的破坏过程。连续介质损伤力学理论[2]认为：结构的疲劳失效问题本质上是疲劳损伤按照一定的演化规律逐渐累积的过程，当疲劳损伤累积达到门槛值时，结构发生疲劳破坏。损伤力学理论对结构疲劳损伤的描述在疲劳裂纹萌生阶段具有良好的准确性[3]。杨继运等[4]采用材料疲劳试验数据拟合一般情况下的损伤演化参数，增强了损伤力学方法的适用性；周太全等[5]将有限元软件的二次开发引入全耦合疲劳损伤方法，分析了桥梁构件的损伤累积过程，揭示了损伤场与应力场相互耦合的影响；赵超凡等[6]基于损伤演化过程中初始缺陷几何形态的分形特征，建立了适用于裂纹型和孔洞型缺陷的分形损伤变量和多尺度损伤表征方法；……