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第1章 引言 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的 2

1.3 研究现状 2

1.3.1 钢结构疲劳损伤及其补强方法 3

1.3.2 用于钢结构补强的纤维增强复合材料及粘结剂 5

1.3.3 粘贴CFRP材料改善钢结构构件疲劳性能试验研究 7

1.3.4 粘贴CFRP材料改善钢结构构件疲劳性能数值模拟分析 13

1.3.5 粘贴CFRP材料改善钢结构构件疲劳性能理论分析 16

1.3.6 小结 22

1.4 研究内容 22

第2章 粘贴CFRP改善非承重十字形焊接接头疲劳性能试验研究 24

2.1 非承重十字形焊接接头试件 24

2.2 非承重十字形焊接接头试验装置和加载制度 28

2.3 非承重十字形焊接接头试件破坏模式 28

2.4 非承重十字形焊接接头试件疲劳寿命 29

2.5 本章小结 31

第3章 粘贴CFRP改善非承重十字形焊接接头疲劳性能数值模拟分析 32

3.1 影响非承重十字形焊接接头应力集中系数的参数分析 32

3.1.1 有限元模型 33

3.1.2 有限元计算结果 34

3.1.3 应力集中系数 36

3.1.4 疲劳寿命 39

3.2 影响非承重十字形焊接接头应力强度因子的参数分析 41

3.2.1 应力强度因子简介 41

3.2.2 ABAQUS中的应力强度因子求解 43

3.2.3 有限元模型 43

3.2.4 有限元计算结果 45

3.2.5 数值解和经典解的比较 49

3.2.6 CFRP布补强率对应力强度因子的影响 51

3.2.7 裂纹深度对应力强度因子的影响 52

3.2.8 CFRP布弹性模量对应力强度因子的影响 53

3.2.9 粘结材料弹性模量对应力强度因子的影响 54

3.2.10 单/双面补强对应力强度因子的影响 57

3.3 本章小结 59

第4章 粘贴CFRP改善平面外纵向焊接接头疲劳性能试验研究 61

4.1 平面外纵向焊接接头试件 61

4.2 平面外纵向焊接接头试验装置和加载制度 65

4.3 平面外纵向焊接接头试件破坏模式 66

4.4 平面外纵向焊接接头试件疲劳寿命 68

4.5 平面外纵向焊接接头试件疲劳裂纹扩展 70

4.6 本章小结 71

第5章 粘贴CFRP改善平面外纵向焊接接头疲劳性能数值模拟分析 72

5.1 影响平面外纵向焊接接头应力集中系数的参数分析 72

5.1.1 有限元模型 72

5.1.2 有限元计算结果 74

5.1.3 应力集中系数 77

5.1.4 疲劳寿命 79

5.2 平面外纵向焊接接头疲劳裂纹扩展全过程模拟 82

5.2.1 文献中的试验研究 83

5.2.2 用边界元方法模拟疲劳裂纹扩展过程简介 85

5.2.3 边界元模型 86

5.2.4 边界元方法预测结果和试验结果的比较 88

5.2.5 补强粘贴方式影响 96

5.2.6 焊接钢板影响 101

5.2.7 CFRP弹性模量影响 104

5.2.8 焊接接头初始损伤预测 106

5.3 本章小结 107

第6章 粘贴CFRP改善含缺陷钢板疲劳性能试验研究 109

6.1 含缺陷钢板第一批疲劳试验 110

6.1.1 含缺陷钢板第一批试件 110

6.1.2 含缺陷钢板第一批试验装置和加载制度 112

6.1.3 含缺陷钢板第一批试件破坏模式和疲劳寿命 113

6.1.4 含缺陷钢板第一批试件疲劳裂纹扩展 114

6.1.5 不同程度初始损伤的影响 118

6.2 含缺陷钢板第二批疲劳试验 120

6.2.1 含缺陷钢板第二批试件 120

6.2.2 含缺陷钢板第二批试验装置和加载制度 124

6.2.3 第二批试验疲劳裂纹扩展测量 124

6.2.4 第二批试件破坏模式和疲劳寿命 126

6.2.5 疲劳裂纹扩展 131

6.2.6 不同程度初始损伤的影响 136

6.2.7 补强体系的影响 137

6.2.8 与已有文献结果的比较 139

6.3 本章小结 142

第7章 粘贴CFRP改善含缺陷钢板疲劳性能数值模拟分析 144

7.1 影响含缺陷钢板应力强度因子的参数分析 144

7.1.1 有限元模型 144

7.1.2 有限元计算结果 146

7.1.3 数值解和经典解的比较 148

7.1.4 裂纹长度影响 149

7.1.5 单/双面补强影响 150

7.1.6 CFRP板弹性模量影响 151

7.2 含缺陷钢板疲劳裂纹扩展全过程模拟 152

7.2.1 边界元模型 152

7.2.2 边界元方法预测结果和试验结果的比较 154

7.2.3 应力分析 158

7.2.4 应力强度因子分析 164

7.3 本章小结 175

第8章 粘贴CFRP改善含缺陷钢板疲劳性能理论分析 177

8.1 试验研究介绍 178

8.1.1 作者进行的疲劳试验 178

8.1.2 相关文献的试验结果 178

8.2 CFRP补强含缺陷钢板裂纹尖端应力强度因子分析方法 181

8.2.1 未补强钢板裂纹尖端应力强度因子经典解 181

8.2.2 CFRP补强钢板应力强度因子求解 182

8.3 未补强钢板试件裂纹尖端应力强度因子经典解验证 187

8.4 CFRP补强钢板试件裂纹尖端应力强度因子解法试验结果验证 188

8.4.1 计算试验结果对应的应力强度因子值 188

8.4.2 计算结果和试验结果比较 188

8.5 应力强度因子参数分析 193

8.5.1 CFRP板弹性模量影响 193

8.5.2 CFRP补强率影响 195

8.5.3 CFRP粘结长度影响 199

8.6 本章小结 201

第9章 结论和展望 203

参考文献 206

后记 221