钢桥焊缝疲劳裂纹

耦合扩展表征

揭示钢桥面板焊缝中相邻多裂纹的耦合扩展行为，为疲劳寿命评估提供实验与数值依据。

鲁乃唯 · Xin-Wen, Dai · Wang, Honghao · Luo, Yuan

Zhongguo Gonglu Xuebao/China Journal of Highway and Transport 2024

参数信息

相互作用因子

1.169

近端应力幅值

68.4 %

远端应力幅值

21.6 %

应力幅值降低（裂纹萌生指标）

15 %

技术优势

耦合效应量化

通过实验和数值模拟，明确了多裂纹耦合效应主要存在于相邻裂纹尖端，且随间距减小而增强。

应力幅值指示裂纹扩展

裂纹尖端应力幅值衰减与扩展比呈正相关，应力幅值降低约15%可作为裂纹萌生的应力指标；焊缝趾部应力幅值接近零反映疲劳裂纹已贯穿顶板。

识别最不利裂纹形态

研究发现裂纹深度增加增强耦合放大效应；两个a/c=1.5的相同裂纹耦合效应最不利，相互作用因子最大达1.169，可用于保守评估。

应用场景

• 桥梁疲劳评估：用相互作用因子和应力衰减关系修正多裂纹疲劳寿命评估，避免遗漏相邻裂纹合并风险。
• 钢桥面板维护：依据应力幅值下降15%作为裂纹萌生预警，结合a/c=1.5最不利形态制定检修优先级。
• 结构健康监测：以焊缝趾部应力幅值趋于零作为裂纹贯穿顶板的监测指标，实现耦合扩展实时判断。