تحلیل تنش و ارزیابی خستگی اتصالات تیرچه طولی به صفحه عرشه به روش مکانیک شکست در عرشه‌های ارتوتروپیک فولادی

خستگی پدیده ای شناخته شده در عرشه های ارتوتروپیک فولادی است. یکی از تهدید آمیزترین موقعیت ها برای ترک خستگی در عرشه های ارتوتروپیک فولادی، جوش های طولی بین اتصال تیرچه طولی بسته و صفحه عرشه است. در این مطالعه، نقاط مستعد ترک خستگی در اتصالات تیرچه طولی به صفحه عرشه با تحلیل‌های اجزای محدود بررسی شده است. برای مطالعه تنش در اتصالات، یک عرشه ارتوتروپیک فولادی با نرم افزار اجزای محدود abaqus به صورت سه بعدی مدل‌سازی و مطابق آیین نامه پل آشتو شبیه سازی خستگی شده است. تنش در نقاط مستعد ترک خستگی در مقاطع مختلف بررسی و مستعدترین محل ترک شناسایی شده است. سپس با مدل‌سازی سطح مقطع مستعدترین محل ترک توسط یک ریز مدل دوبعدی، ارزیابی‌های خستگی به روش مکانیک شکست تحلیل شده است. تحلیل مکانیک شکست با در نظر گرفتن اندازه های مختلف ترک در محل مستعد خستگی انجام شده و رشد ترک با استفاده از انتگرال‌گیری عددی شبیه سازی شده است. نتایج نشان می‌دهند، در اتصال تیرچه طولی به صفحه عرشه، ترکی که از پنجه جوش شروع شده و به داخل ضخامت صفحه عرشه نفوذ می‌کند، در نزدیک ترین مقطع به تیر عرضی مستعدترین محل ترک خستگی است. همچنین تا هنگامی که عمق نفوذ ترک در داخل ضخامت صفحه عرشه کوچک (در مطالعه حاضرکمتر از یک میلی متر) است، رشد ترک در مقابله با تعداد دوره بارگذاری آهسته است. سپس، ترک سریعاً با تعداد دوره بارگذاری بسیار کمتری تا عمق نهایی خود رشد می‌کند. بنابر این ضمن کنترل ترک برای عدم بحرانی شدن آن، برای کاهش میزان آسیب خستگی اتصال تیرچه طولی به صفحه عرشه، می‌توان با افزایش ضخامت عرشه و بالا بردن سختی آن، به این مهم دست یافت.