基于损伤可控的LLPB型疲劳试验夹具的有限元分析和实验研究

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根据钢筋混凝土梁疲劳试验的要求,为提高试验精度和试验效率及节约运行成本,根据现有的疲劳试验平台条件,基于杠杆原理,设计出一套LLPB型疲劳试验夹具,并将其运用于预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,研究其试验效果。   利用ABAQUS软件对夹具的各部件进行受力分析,分析试验夹具系统的静力强度。此外,为了兼顾更换的简易性和经济性,本文提出“疲劳损伤可控”的原则,把疲劳破坏控制在螺栓处。基于这一原则,利用ANSYS/FE-SAFE软件依次进行了应力和疲劳分析,针对装配空隙等因素的影响进行了参数分析,并且通过拓扑优化,确定了板片和螺栓的适宜形状。   通过预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,以LLPB型疲劳试验夹具为研究对象,从试验夹具的使用效果以及试验梁弯曲疲劳试验结果两方面,研究LLPB型疲劳试验夹具设计的合理性和可靠性。同时,通过比较传统疲劳试验和使用LLPB型夹具的疲劳试验的精度和效率,评估夹具的经济性。主要研究结论如下:   (1)利用有限元软件对LLPB型夹具进行辅助设计,可以很好地考查和验证设计是否合理可靠。   (2)通过有限元参数分析以及疲劳试验过程中螺栓破坏现象的验证表明,板间间隙以及螺栓和螺孔间隙对于螺栓疲劳寿命有着显著影响,是LLPB型疲劳试验夹具设计、加工和装配过程中必须重点考虑的控制因素。   (3)使用LLPB型夹具的预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的疲劳试验结果表明,基于杠杆原理,根据疲劳试验的具体要求所设计的LLPB型疲劳夹具,不仅可实现试验目标,而且能显著提高疲劳试验效率,明显节约了时间、人力和经费成本。   (4)夹具部件(螺栓)的破坏形态验证了基于“损伤可控”原则的疲劳设计可行,该设计思路合理。   (5)与传统疲劳试验相比,使用LLPB型夹具可以同时进行多根梁的疲劳试验,确保了加载环境相同,荷载分配平均,使得试验误差减少,试验结果更加准确可靠。
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