CFL 加固受弯钢板中表面裂纹应力强度因子的数值分析

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2012, Vol. 40 ›› Issue (4): 162-168.

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CFL 加固受弯钢板中表面裂纹应力强度因子的数值分析

张术宽^1,2黄培彦^1,3†赵传宇¹

1．华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640; 2．广州市特种承压设备检测研究院，广东广州 510100; 3．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州 510640

收稿日期:2011-10-22 修回日期:2012-01-04 出版日期:2012-04-25 发布日期:2012-03-01
通信作者: 黄培彦(1952-) ，男，教授，博士生导师，主要从事疲劳与断裂力学、桥梁结构耐久性研究． E-mail:pyhuang@scut.edu.cn E-mail:zskshine@163.com
作者简介:张术宽(1971-) ，男，博士生，高级工程师，主要从事疲劳与断裂力学、桥梁力学研究．
基金资助:
国家自然科学基金重点资助项目( 51078145， 11132004) ; 广东省自然科学基金重点资助项目( 9251064101000016) ;广州市科信局资助项目( 2007Z3-D0121)

Numerical Analysis of Stress Intensity Factor of Surface Crack in Steel Plate Strengthened with CFL Under Bending Load

Zhang Shu-kuan^1,2 Huang Pei-yan^1,3 Zhao Chuan-yu¹

1．School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China; 2．Guangzhou Special Pressure Equipment Inspection and Research Institute,Guangzhou 510100,Guangdong,China; 3．State Key Laboratory of Subtropical Building Science,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China

Received:2011-10-22 Revised:2012-01-04 Online:2012-04-25 Published:2012-03-01
Contact: 黄培彦(1952-) ，男，教授，博士生导师，主要从事疲劳与断裂力学、桥梁结构耐久性研究． E-mail:pyhuang@scut.edu.cn E-mail:zskshine@163.com
About author:张术宽(1971-) ，男，博士生，高级工程师，主要从事疲劳与断裂力学、桥梁力学研究．
Supported by:
国家自然科学基金重点资助项目( 51078145， 11132004) ; 广东省自然科学基金重点资助项目( 9251064101000016) ;广州市科信局资助项目( 2007Z3-D0121)

摘要/Abstract

摘要： 借助ANSYS 建立了碳纤维薄板( CFL) 加固钢板中半椭圆型三维表面裂纹的应力强度因子有限元计算模型，讨论了CFL 厚度、裂纹形状比、裂纹面积对CFL 加固受弯钢板中三维表面裂纹应力强度因子的影响．研究结果表明: CFL 加固含裂纹的钢结构能够大幅度地降低裂纹的应力强度因子; 应力强度因子的降低速率随CFL 厚度的增加而减小;裂纹面积越大的表面裂纹，在CFL 加固后其应力强度因子降低的幅度越大，加固效果越明显; 对于含细长裂纹的受弯钢板，CFL 正面加固的效果更为显著．

关键词: 碳纤维薄板, 钢结构, 表面裂纹, 应力强度因子, 有限元

Abstract:

With the help of ANSYS,a finite element model is proposed to calculate the stress intensity factor ( SIF) of semi-elliptical 3D surface crack in the steel plate strengthened with carbon fiber laminate ( CFL) . Then,based on this model,the effects of CFL thickness,crack shape ratio and crack area on the SIF are analyzed for the strengthened steel plate under bending load. The results show that ( 1) CFL strengthening greatly decreases the SIF of surface crack in the steel structure,with a rate reducing with the increase in CFL thickness; ( 2) larger surface crack is more helpful in decreasing the SIF and enhancing the strengthening; and ( 3) for the steel plate with shallow and long cracks,a front strengthening with CFL may work even better.

Key words: carbon fiber laminate, steel structure, surface crack, stress intensity factor, finite element

中图分类号:

张术宽黄培彦赵传宇. CFL 加固受弯钢板中表面裂纹应力强度因子的数值分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2012, 40(4): 162-168.

Zhang Shu-kuan Huang Pei-yan Zhao Chuan-yu. Numerical Analysis of Stress Intensity Factor of Surface Crack in Steel Plate Strengthened with CFL Under Bending Load[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2012, 40(4): 162-168.

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Numerical Analysis of Stress Intensity Factor of Surface Crack in Steel Plate Strengthened with CFL Under Bending Load

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