CFRP加固箱型金屬結(jié)構(gòu)及修復典型疲勞裂紋研究.pdf

1、箱型金屬結(jié)構(gòu)是大型金屬結(jié)構(gòu)中的常見形式，多見于港口起重機械、大型鋼架橋梁。箱型金屬結(jié)構(gòu)長期處于高負載、疲勞交變載荷下，易發(fā)生疲勞破壞，嚴重威脅安全生產(chǎn)和社會經(jīng)濟效益。CFRP（碳纖維增強復合材料）加固技術(shù)是一種新型的無損加固技術(shù)，具有不損傷原結(jié)構(gòu)、操作簡易、加固效果好、耐腐蝕等優(yōu)點。本文針對箱型金屬結(jié)構(gòu)和典型焊縫疲勞裂紋，運用CFRP材料局部加固箱型金屬結(jié)構(gòu)、修復典型焊縫疲勞裂紋，通過理論分析，仿真計算和試驗驗證，設(shè)計CFRP局部加固箱

2、型結(jié)構(gòu)及修復典型焊縫疲勞裂紋，評價加固及修復效果，對CFRP在金屬結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的進一步應用，有著重要的價值。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1）首先介紹了受彎構(gòu)件膠層界面應力分布的基本理論，建立了箱形結(jié)構(gòu)承受彎矩下層界面剪應力、拉應力及剝離應力數(shù)學模型；基于理論分析，結(jié)合ANSYS有限元仿真軟件，在彈性范圍內(nèi)，探討了膠層彈性模量、膠層厚度、膠層長度、膠層邊緣形狀、膠層溢膠、CFRP彈性模量、CFRP厚度對膠層粘接界面受力

3、的影響。
　　2）其次基于箱型結(jié)構(gòu)承受彎曲載荷時的應力集中分布情況，制定了CFRP局部加固箱型金屬結(jié)構(gòu)方案，運用ANSYS有限元仿真軟件中的非線性分析，建立“CFRP-膠層-箱型金屬結(jié)構(gòu)”的本構(gòu)關(guān)系模型，數(shù)值計算對比局部加固前后箱型金屬結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、承載能力及局部應力分布改善情況；設(shè)置三點彎曲靜力加載試驗，對比驗證仿真結(jié)果。
　　3）最后，設(shè)計了CFRP修復箱型金屬結(jié)構(gòu)典型焊縫裂紋的方法，包括箱型金屬結(jié)構(gòu)的下翼板跨中對接