机械工程学报

作者：王博, 王大刚, 种海浪, 沈小满, 张德坤

单位：1. 中国矿业大学机电工程学院 徐州 221116;2. 中国矿业大学材料与物理学院 徐州 221116

关键词：主缆钢丝,摩擦腐蚀疲劳,承载强度,渐变劣化；

基金：国家自然科学基金(51875565)、中国博士后科学基金(2019M652001，2020T130695)和江苏高校优势学科建设工程(PAPD)资助项目。

大跨度多塔悬索桥主鞍座两侧主缆钢丝与鞍座材料间受恒载、车载、风荷载以及腐蚀环境耦合作用产生摩擦腐蚀疲劳行为，导致钢丝承载强度渐变劣化，严重影响主缆承载安全性。因此，研究主缆钢丝与鞍座材料摩擦腐蚀疲劳行为至关重要。搭建钢丝摩擦腐蚀疲劳试验台开展钢丝与鞍座材料摩擦腐蚀疲劳实验，运用超景深电子显微镜、扫描电子显微镜考察主缆钢丝磨损轮廓、磨损机理、磨损系数和横截面失效面积特性；通过万能试验机并结合损伤力学理论和有限元法，建立疲劳钢丝损伤度演化模型和钢丝承载强度劣化模型。结果表明：钢丝摩擦因数呈迅速增加-减小-增加-稳定趋势，随接触载荷增大而减小，随疲劳载荷增大而增大；磨损轮廓随疲劳次数近似线性增加，失效面积随疲劳次数近似抛物线增加，二者随接触载荷和疲劳载荷的增大均增加；磨损系数在磨损稳定期减小，随疲劳次数增加小幅度增长；磨损机理以黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损为主；钢丝损伤度与疲劳次数呈二次函数关系；接触载荷和疲劳载荷的增加，导致钢丝损伤度增大、承载强度降低。结果对悬索桥主缆损伤及承载安全性能评估具有理论指导意义。

来源：2023年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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