【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及CFRP加固钢结构疲劳裂纹扩展特性的分析方法，尤其涉及一种基于SIF值评估CFRP加固钢结构疲劳裂纹扩展特性的方法。
技术介绍
在各工业与民用建筑、桥梁、起重机、隧道、管道、压力容器等中存在大量的钢结构，受环境条件和外界载荷的影响，不可避免的会产生一些裂纹，裂纹的存在给工程设施带来极大的安全隐患。鉴于工程建设的经济性，为了延长受损钢结构的使用寿命，就必须对损伤结构进行加固。传统的钢结构加固修复方法是焊接，但是由于焊接的冶金过程机理的限制，焊接接头始终是钢结构中的薄弱环节。碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢结构是近年发展起来的新技术，与传统的钢结构修复方法相比，粘贴CFRP修复钢结构技术具有明显的优势：如比强度和比刚度高，良好的抗疲劳性能和抗腐蚀能力等。应力强度因子(SIF)是描述裂纹尖端附近区域应力强度的特征系数，由于裂纹尖端的奇异性，该处趋于无穷大，这种情况下，再用应力作为传统的强度条件就失去了意义。而SIF是个有限量，该特点决定了它更能准确地描述裂纹尖端的应力场强度。在实际应用中，SIF值主要用来度量裂纹前缘的应力场强度，判断裂纹是否会扩展以及研究扩展速率等问题。影响CFRP加固钢结构疲劳裂纹扩展特性的因素众多，用试验的方法研究CFRP修复钢结构受到很大的限制，耗时长，且裂纹长度的动态扩展在CFRP覆盖下的监测是一大难题，难以达到精度要求。在基础研究阶段，数值分析方法是研究CF...
【技术保护点】
一种基于SIF值评估CFRP加固钢结构疲劳裂纹扩展特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、生成裂纹前缘单元，定义裂纹初始尺寸，形成裂纹体；并根据形成的裂纹体建立非裂纹体的有限元模型；S2、判断有限元模型是否加固，若进行了加固，则在有限元模型上建立胶层和CFRP的有限元模型，“钢板‑胶层‑CFRP”实现节点耦合并创建宏文件，对裂纹前缘单元进行奇异化处理；若未进行加固，则直接创建宏文件，并对裂纹前缘单元进行奇异化处理；S3、对有限元模型施加载荷约束，并采用位移外推法求解该裂纹长度所对应的SIF值；S4、判断是否满足裂纹尺寸设定，若满足尺寸设定，则改变裂纹初始尺寸，重复执行步骤S1‑S3；若不满足尺寸设定，则输出加固和未加固的两组有限元模型的不同尺寸裂纹对应的SIF值。
【技术特征摘要】
1.一种基于SIF值评估CFRP加固钢结构疲劳裂纹扩展特性的方法，其特
征在于，包括以下步骤：
S1、生成裂纹前缘单元，定义裂纹初始尺寸，形成裂纹体；并根据形成的
裂纹体建立非裂纹体的有限元模型；
S2、判断有限元模型是否加固，若进行了加固，则在有限元模型上建立胶
层和CFRP的有限元模型，“钢板-胶层-CFRP”实现节点耦合并创建宏文件，对
裂纹前缘单元进行奇异化处理；若未进行加固，则直接创建宏文件，并对裂纹
前缘单元进行奇异化处理；
S3、对有限元模型施加载荷约束，并采用位移外推法求解该裂纹长度所对
应的SIF值；
S4、判断是否满足裂纹尺寸设定，若满足尺寸设定，则改变裂纹初始尺寸，
重复执行步骤S1-S3；若不满足尺寸设定，则输出加固和未加固的两组有限元
模型的不同尺寸裂纹对应的SIF值。
2.根据权利要求1所述的基于SIF值评估CFRP加固钢结构疲劳裂纹扩展
特性的方法，其特征在于，步骤S1中生成裂纹前缘单元的具体方法为：
将当前坐标系转换为柱坐标系，确定裂纹前缘单元的角度和数量，对每个
裂纹前缘单元建立多个节点，并对节点进行编号，根据建立的多个节点生成单
个裂纹前缘单元。
3.根据权利要求2所述的基于SIF值评估CFRP加固钢结构疲劳裂纹扩展
特性的方法，其特征在于，步骤S1中裂纹前缘单元的角度为11.25°，数量
为16个。
4.根据权利要求1所述的基于SIF值评估CFRP加固钢结构疲劳裂纹扩展
特性的方法，其特征在于，步骤S1中形成裂纹体的具体方法为：
采用通用程序建模的布尔运算命令，生成裂纹前缘附近的二维模型及其它
部分的模型，划分网格时，将二维模型的四条弧线和三条半径方向的直线均分
成八段，其它部分的模型中含五条直线，从右下方开始沿逆时针方向依次为：
\tL1、L2、L3、L4、L5，为使裂纹周围的网格较小，直线L1可分成10段，且首
段长度为末段的0.2倍，直线L2、L3、L4均分成八段，直线L5分成两段，通
过映射划分的方法得到面网格，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志平，陈凯，陈山，何超超，柯亮，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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