粘接界面是CFRP加固钢结构中最薄弱的环节,尤其在疲劳荷载的作用下更加明显。本项目以搭接接头和加固钢梁两种形式的粘接构件为研究对象,通过理论分析和试验研究,探讨了CFRP加固钢结构粘接界面疲劳裂纹的扩展规律及疲劳破坏机理,提出了CFRP加固钢结构粘接界面疲劳裂纹扩展的门槛值;建立了考虑裂纹扩展门槛值和断裂韧度等参量的粘接界面疲劳裂纹扩展模型,提出了预测无裂纹寿命的S-N曲线和表达式,及基于等效能量释放率的裂纹扩展速率表达式;提出了考虑预应力作用和粘结界面双线性滑移关系的界面应力表达式,初步探明粘结界面的损伤退化对裂纹起裂和扩展的影响;通过对主要影响因子的初步研究,发现预应力作用和应力比对粘结界面疲劳裂纹扩展规律的影响较为显著;结合ANSYS的参数设计语言(PDL)建立参数化模型,实现了对CFRP加固钢结构粘接界面疲劳裂纹扩展过程的仿真,并给出了疲劳寿命预测的有限元计算方法。本项目的完成,为制定CFRP加固钢构件的设计和施工规范,为桥梁、管道等钢结构的加固维修,为新材料、新技术和新构件的开发等提供了理论依据和实验数据。研究成果既有重要的科学意义,又有广阔的应用前景。
英文主题词Strengthening; Adhesive bonding; Fatigue cracking; CFRP; Steel structures