Application of the numerical methods to assessment of the fatigue life of steel military bridges

• Autorzy: Duchaczek A. , Mańko Z.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metod numerycznych do oceny trwałości zmęczeniowej stalowych mostów wojskowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

This article proposes a method for predicting the fatigue life of steel bridges based on a numerical model. Being able to predict the residual life of a damaged bridge span expressed as the number of load cycles facilitates undertaking the right decisions on the time and scope of the necessary repairs. This research confirmed the applicability of the displacement correlation technique (DCT) for determination of the fatigue crack propagation rate in steel military bridges. The results of fatigue strength calculations carried out for the analysed bridge were compared with the results obtained with the other techniques available in FRANC2D program and with the laboratory results. The software program FRANC2D was found useful in analysing the phenomenon of crack propagation in steel bridges.

PL

W pracy zaproponowano metodę oceny wytrzymałości zmęczeniowej konstrukcji mostowych na podstawie analizy modelu numerycznego. Umiejętność określenia trwałości uszkodzonego przęsła mostu w funkcji liczby cykli obciążeń umożliwia podejmowanie decyzji dotyczącej zakresu jego ewentualnej naprawy. Uzasadniono możliwość wykorzystania metody korelacji przemieszczeń (DCT) do określania prędkości rozwoju pęknięć zmęczeniowych występujących w obiektach stalowych mostów wojskowych. Otrzymane rezultaty obliczeń trwałości zmęczeniowej mostu porównano z wynikami uzyskanymi przy zastosowaniu innych metod realizowanych przy użyciu oprogramowania komputerowego FRANC2D oraz z wynikami badań laboratoryjnych. Potwierdzono przydatność w praktyce inżynierskiej programu FRANC2D do wykorzystania w analizach rozwoju pęknięć w stalowych obiektach mostowych.

Słowa kluczowe

EN

fatigue crack; steel bridge; strength of materials

PL

most stalowy; pęknięcie zmęczeniowe; wytrzymałość materiałów

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 13, no. 1
• Strony: 23--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Duchaczek A.

• Wyższa Szkoła Oficerska Wojsk Lądowych im. gen. T. Kościuszki we Wrocławiu

autor

Mańko Z.

• Międzynarodowa Wyższa Szkoła Logistyki i Transportu we Wrocławiu

Bibliografia

• [1] Nemitz A.: Mechanika pękania. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998
• [2] Ingraffea A.R., WawrzynekP.A.: Finite Element Methods for Linear Elastic Fracture Mechanics. Chapter 3.1 in Comprehensive Structural Integrity, R. de Borst and H. Mang (eds). Elsevier Science Ltd., Oxford, England, 2003, http://www.cfg.cornell.edu/education/Ingraffea_Compre hensive%20Structural%20Integrity_02/Section%203.pdf http://www.cfg.cornell.edu/education/Ingraffea_Compre hensive%20Strucrural%20Integrity_02/Section%203_Fi gures_Captions.pdf, available online 26.06.2012
• [3] Wawrzynek P., Ingraffea A.: FRANC2D. A Two Di¬mensional Crack Propagation Simulator. User's Guide. Version 3.1, http://www.cfg.cornell.edu/software/software_docume ntation.htm, available online 26.06.2012
• [4] Chan S.K., Tuba I.S., Wilson W.K.: On the Finite Element Method in Linear Fracture Mechanics. Engineering Fracture Mechanic, 2, 1, 1970, 1-17
• [5] Shih C.F., Delorenzi H.G., German M.D.: Crack Extension Modeling with Singular Quadratic Isoparametric Elements. International Journal of Fracture, 12,4,1976, 647-651
• [6] Tracey D.M.: Discussion of "On the Use of Isoparametric Finite Elements in Linear Fracture Mechanics" by R.S. Barsoum. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 11, 2, 1977, 401-402
• [7] Duchaczek A., Mańko Z. : Ocena bezpośredniej metody określania wartości współczynnika intensywności naprężeń. Zeszyty Naukowe WSOWL, 165, 3, 2012, 336-346
• [8] Duchaczek A., Mańko Z.: Analiza rozwoju pęknięć zmęczeniowych w dźwigarach mostów stalowych przy zastosowaniu właściwości całki J. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, 61, 1, 2014
• [9] Mańko Z., Duchaczek A.: Badania niskocyklowe dwute-owników stalowych wykorzystywanych do budowy mostów niskowodnych. Cz. 1. Zeszyty Naukowe WSOWL, 142, 4, 2006, 54-65
• [10] Duchaczek A., Mańko Z.: Badania zmęczeniowe dźwi¬garów stalowych stosowanych w niskowodnych mostach wojskowych. Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej / Politechnika Poznańska, 5, 2009, 83-98
• [11] Rozumek D.: Mieszane sposoby pękania zmęczeniowego materiałów konstrukcyjnych. Politechnika Opolska, 2009, http://www.dbc.wroc.pl/Content/3704/sm241_1_pop raw.pdf, dostępny online 01.05.2011
• [12] Kumańska E., Kossakowski P.: Podkrytyczny wzrost pęknięcia zmęczeniowego stali St3S oraz stuletniej stali mostowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 58, 3/II, 365-372
• [13] German J.: Podstawy mechaniki pękania. Politechnika Krakowska, 2011, http://limba.wil.pk.edu.pl/~jg/wyklady_pekanie/Podre cznik%20akademicki%202011/Fracture%20JG.pdf, dostępny online 02.05.2012
• [14] Duchaczek A., MańkoZ.: Ocena trwałości eksploatacyjnej dźwigarów stalowych mostów niskowodnych. IV Ogólnopolska Konferencja Mostowców „Konstrukcja i Wyposażenie Mostów", Wisła, 12-14 października 2005, 53-62
• [15] Duchaczek A., Mańko Z.: Zastosowanie metod numerycznych do oceny trwałości eksploatacyjnej dźwigarów stalowych w mostach wojskowych. Górnictwo Odkrywkowe, 49/2, 4-5, 2008, 55-61