在役钢筋混凝土结构疲劳寿命预测分析

本章以结构的极限疲劳循环次数作为随机变量,基于可靠度理论提出了在役结构疲劳剩余寿命的预测方法,分析了多种工况下结构在未来服役期内的疲劳可靠性和疲劳剩余寿命。算例表明,通过对在役结构疲劳寿命及可靠性的分析,不仅可以预测在目标可靠度下的疲劳寿命,而且可以根据使用要求确定交变荷载的频率、服役时间以及相应的疲劳可靠指标,从而为结构的合理使用起到指导性作用。     

基于时变可靠度和疲劳效应的井架钢结构剩余寿命分析

为准确预测在役井架钢结构剩余服役年限的长短,建立了基于时变可靠度和疲劳效应的剩余寿命预测理论。推导了杆件等效截面积与损伤缺陷随时间变化的函数关系,建立了井架钢结构抗力时变模型;编制了井架钢结构的疲劳载荷谱,并应用S-N曲线法及雨流计数原理等相关理论,建立了基于疲劳效应的寿命预测理论。对JJ220/42-K型井架钢结构进行了剩余寿命预测,结果表明,综合考虑腐蚀与初弯曲影响时的寿命明显低于仅考虑腐蚀时的寿命,说明局部损伤对寿命影响较大;结构的可靠度寿命明显低于疲劳寿命。     

LD10铝合金疲劳裂纹扩展速率的研究

用三点弯曲多试样方法研究了LD10铝合金的疲劳裂纹扩展速率规律,从而为装备的安全可靠性提供数据依据,利用这些数据可以评估在役装备的剩余寿命。     

层板复合材料的疲劳剩余寿命预报模型

应用可靠性分析的方法 ,导出了层板复合材料在疲劳载荷作用下的疲劳剩余寿命的预报模型。该模型已用典型层板复合材料在恒幅疲劳载荷作用下的实验数据进行了验证。实验结果表明 ,理论预测结果与实验值的接近程度是合理的     

基于频率变化预测玻璃纤维增强树脂复合材料层合板的剩余疲劳寿命

复合材料结构在疲劳过程中的累积损伤将导致结构刚度下降,并进一步引起结构的动态参数如频率发生衰减。因此,可以将结构疲劳状态与结构频率联系起来,基于频率预测结构的剩余疲劳寿命。本文首先基于复合材料在纵向、横向和面内剪切三个方向的疲劳特性,结合ABAQUS与Umat子程序开发了三维有限元模型模拟复合材料层合板中的疲劳损伤演变,并构建了不同疲劳状态下对应的模态分析模型,由此获得了疲劳过程中的频率衰减曲线。之后,基于疲劳过程的频率变化量训练了人工神经网络,用于预测玻璃纤维增强复合材料层合板的剩余疲劳寿命。特别地,在当前的数值模型中为每个单元分配了符合高斯正态分布的材料属性,以模拟实际情况下复合材料性能的离散性。结果表明,疲劳模型数值模拟结果与已有文献的疲劳实验数据吻合,基于频率变化量训练的人工神经网络可以成功预测玻璃纤维增强复合材料试件的剩余疲劳寿命。      

在役金属材料剩余寿命预测技术

本文论述了预测在役金属材料剩余寿命的重要性 ,并介绍了利用蠕变空洞对在役材料剩余寿命进行定性和定量的预测技术     

在役钢结构吊车梁剩余疲劳寿命的可靠寿命评估

从Miner累积损伤的定义出发,视累积损伤为随机过程,临界损伤为随机变量,基于疲劳动态可靠性理论,提出了在役钢结构吊车梁疲劳剩余寿命的可靠寿命评估方法。之后与现行《钢结构检测评定与加固技术规程》(YB9257-96)中安全期限寿命评估方法进行了分析比较,说明了安全寿命评估方法的概率意义。最后通过算例分析结果表明,提出的可靠寿命评估方法更加合理。     

层板复合材料的疲劳剩余寿命预报模型

应用可靠性分析的方法，导出了层板复合材料在疲劳载荷作用下的疲劳剩余寿命的预报模型。该模型已用典型层板复合材料在恒幅疲劳载荷作用下的实验数据进行了验证，实验结果表明，理论预测结果与实验值的接近程度是合理的。     

在役金属材料剩余寿命预测技术

本文论述了预测在役金属材料剩余寿命的重要性，并介绍了利用蠕变空洞对在役材料剩余寿命进行定性和定量的预测技术。     

单向层合板拉-拉及压-压疲劳加载材料退化模型

以刚度退化为基础,并结合正则化疲劳寿命预测方法,推导建立了单层板疲劳累积损伤过程剩余刚度退化模型,同时给出了剩余强度退化模型.本文退化模型适用于拉-拉及压-压疲劳加载任意应力水平和应力比下的单层板疲劳寿命预测,所建立的剩余刚度退化模型显著减少为获得模型参数所必需的试验件数量,经济性好.最后,通过试验研究,建立了材料T300/BMP-316单向层合板疲劳加载各主方向剩余刚度退化表达式、剩余强度退化表达式及疲劳寿命表达式,为层合板结构疲劳损伤分析提供了有力依据.     

基于概率断裂力学的老龄钢桥使用安全评估

我国交通线上存在大量老龄钢桥,这些老龄钢桥承受着日益繁重的交通荷载,其疲劳剩余寿命已受到桥梁管理部门的高度重视。为确保老龄钢桥的使用安全,避免不必要的维护与更换,建立老龄钢桥疲劳剩余寿命与使用安全评估方法十分必要。建立了反映老龄铆接钢桥疲劳破坏机理的脆断和韧断概率失效模型,给出了用于疲劳可靠性分析的极限状态方程,合理确定了随机变量的参数取值。建立了铆接钢桥构件单角钢概率疲劳破坏模型,基于MonteCarlo算法实现了铆接钢桥构件单角钢疲劳断裂失效概率的计算,编制了相应的概率断裂分析程序SAPFF。进而将铆接构件概率断裂模型应用于上海市浙江路桥的时变疲劳可靠度分析,并给出了浙江路桥概率疲劳剩余寿命评估结果与维护对策。     

ZG230-450铸钢的重构疲劳可靠性S-N曲线

给定若干概率水平的常规疲劳可靠性曲线只能做相应概率水平的疲劳设计与寿命预测,要实现任意可靠性水平的疲劳设计、寿命预测和可靠性评定,需要重构全概率疲劳可靠性S-N曲线。首先应用Monte Carlo模拟技术在可接受的误差范围重构了铁道车辆ZG230-450车轮铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据。然后应用广义极大似然法测定了其中短寿命范围的可靠性S-N曲线。最后应用概率疲劳极限外推法获得了该材料中短和长寿命范围的合理疲劳概率S-N曲线。并进一步发展了适于车辆结构用万公里单位表征的可靠性曲线。应用该曲线可实现任意可靠性水平的疲劳可靠性设计、寿命预测和可靠性评价。     

厚壁筒结构疲劳寿命的可靠性分析

文本比较详细地推导了厚壁筒结构在给定可靠度、置信度下的疲劳寿命计算公式，并利用一种快速、高效、精确的多线数值积分方法编制了计算机程序，对不同的厚壁筒结构尺寸、材料常数及随机变量的不同分布类型（常见的十种），该程序均可方便地求出其在一定可靠度、置信度下的疲劳寿命值．     

腐蚀方式对Q345等边角钢疲劳性能的影响

塔体构件的疲劳性能随服役期内降雨分布等环境腐蚀因素的改变而发生变化。为此,该文首先基于单点-成组法结合相关系数优化法推导了不同腐蚀方式作用下S-N曲线方程的参数表达式及其回归方法,并建议了相应的实现算法。基于此,建立了不同腐蚀方式的P-S-N曲线方程。同时,对相同腐蚀时间内3种腐蚀方式作用下的39根足尺Q345等边角钢构件进行了腐蚀疲劳试验,观察了试件在#x0201c;浸泡-晾置#x0201d;腐蚀方式中的腐蚀状态,研究了不同腐蚀方式中试件的疲劳破坏模式。然后,由试验结果分析了各腐蚀方式中疲劳寿命的变化规律,建立了相应的S-N曲线模型,给出了各腐蚀方式中反映S-N曲线参数随可靠度变化规律的表达式,并结合理论推导及参数分析建立了各腐蚀方式作用下Q345等边角钢构件的P-S-N曲面模型。最后,采用该模型探讨了不同腐蚀方式中Q345等边角钢构件疲劳寿命的变化规律,结果表明:1)相同腐蚀时间内疲劳荷载越小腐蚀方式对构件疲劳寿命的影响越明显;2)腐蚀越严重疲劳寿命随可靠度增加减小的幅度越大。     

基于非概率集合理论的屋面板风致疲劳寿命估计

现有疲劳分析中,通常将结构材料参数、几何尺寸等定义为确定性参数;实际结构中,相关参数均为有界但不确定变量,如按确定性参数估计结构的疲劳寿命是偏于不安全的。该文将结构体系中不确定参数定义为区间变量,在线性疲劳损伤累积理论基础上,提出一种仅需一次动力响应分析即可计算不确定结构在动力荷载作用下疲劳损伤的新方法。该方法将金属屋面板弹性模量和屋面板板厚等由于施工误差等因素引起的不确定参数定义为区间变量,通过摄动法和区间动力响应分析,计算屋面板在脉动风荷载作用下的应力响应区间;结合屋面板材料的S-N曲线,采用修正Miner疲劳线性累积准则对屋面板的疲劳损伤和寿命区间进行估计。结果表明:该文方法可有效计算考虑结构参数不确定条件下金属屋面板的疲劳损伤和寿命区间;与顶点法比较,该文方法仅需一次动力响应分析就可计算金属屋面板风致疲劳损伤和寿命区间。     

混凝土疲劳损伤强度可靠度置信限分析

以三参数Weibull概型为基础,结合大量C15混凝土试件的试验和某混凝土重力坝的原型观测反演结果,建立了描述高应力水平区域的混凝土在较低损伤量下低周疲劳强度的置信限分析模型,得到了具有给定置信度的疲劳强度、疲劳寿命和疲劳损伤三者间的关系曲线,NSP---g和DSP---g曲线。利用本文方法可方便地在给定置信限内计算混凝土在给定应力水平条件下的疲劳寿命、损伤量和剩余强度, 对混凝土做考虑损伤的可靠度设计,以及对已建结构进行可靠度评价。     

Fatigue life prediction for boom structure of concrete pump truck

Frequent premature fatigue failure of construction machinery has spurred the demand for fatigue life prediction of such equipment. In this study, fatigue cracks were investigated in a concrete pump truck boom typically a high-strength steel plate welded box girder structure. The focus was two-tip corner cracks which frequently initiate at the weld toe between the top flange plate and the web plate because these are commonly observed in the field. A fatigue crack growth numerical approach for three-dimensional shell problems was proposed to simulate fatigue crack growth in cracked structures. Fatigue experiments were performed on a full-scale cracked boom to validate the effectiveness of this approach. The influence of the initial crack length was examined using the proposed approach. Numerical results revealed that variation in the initial crack length can affect the remaining fatigue life. For engineering convenience, an interpolation method was employed to determine the remaining fatigue life of a cracked boom with an arbitrary initial crack length. The comparisons between interpolation and numerical results demonstrate that the interpolation method can be used to guide repair decisions with reasonable precision.     

桁架结构系统静强度与疲劳的耦合可靠性分析

根据结构可靠性分析理论和疲劳载荷对结构造成的损伤,建立了元件静强度和疲劳耦合可靠性分析的失效判别准则,给出了元件静强度失效时所对应的当量寿命,分析了元件静强度失效和疲劳失效之间的相互影响,进而讨论了结构系统静强度和疲劳的耦合可靠性分析方法。算例表明:在不同的使用年限内,静强度失效和疲劳失效对结构系统失效的贡献是不同的;在结构系统主要失效路径中既有元件静强度失效又有元件疲劳失效;若只考虑单一因素(或静强度、或疲劳)下的可靠性分析,可能会导致结构不安全。