确定性疲劳累积损伤理论进展

著名的Miner-Palmgren线性累积损伤理论的提出已有70余年，但由于疲劳问题的复杂性，迄今为止还没有一个模型的工程应用价值能与该理论媲美。疲劳累积损伤理论仍在发展与完善中。文章根据疲劳损伤与疲劳累积损伤理论的特点，将确定性疲劳累积损伤理论分成两大类，即线性累积损伤理论和非线性累积损伤理论，并将主要的非线性累积损伤理论分成五类：a. 基于损伤曲线法的非线性累积损伤理论；b. 基于材料物理性能退化概念的非线性累积损伤理论；c. 基于连续损伤力学概念的非线性累积损伤理论；d. 考虑载荷间相互作用效应的非线性累积损伤理论；e. 基于能量法的非线性累积损伤理论。文章分析了每一类模型中有代表性模型的物理背景，回答了模型在疲劳累积损伤理论中存在的主要问题，简要评述了模型的优缺点，讨论了确定性疲劳累积损伤理论的几个关键问题。     

多级加载下混凝土疲劳剩余寿命预测新方法

运用非线性动力学观点，对二级加载下混凝土疲劳剩余寿命进行分析，发现了分岔现象，从而验证了在多级加载下混凝土疲劳损伤累积与加载顺序有关，并呈非线性，在考虑加载历史对疲劳寿命的影响下，基于非线性累积损伤模型提出了预测混凝土疲劳剩余寿命的新方法，实例计算证明该方法概念明确，便于工程应用。     

基于空气耦合非线性共振频率偏移的混凝土损伤评估

针对受损混凝土的整体损伤评估,提出并验证了基于空气耦合的非线性共振频率偏移法。首先通过对混凝土试件进行逐级加载实现了试件损伤的累积,之后利用空气耦合传感器代替传统的接触式传感器进行了试件振动信号采集。研究了距离对空气耦合漏泄波强度的影响;并对两种传感器采集信号的频谱特性进行了对比分析。最后构建非线性共振频率偏移损伤指标迟滞非线性系数对受损混凝土构件的损伤过程,进行了跟踪分析与刻画;并与以纵波波速和固有频率作为线性损伤指标的损伤评估方法进行了对比。实验结果表明,空气耦合方法可快速有效地进行试件振动信号采集;随着试件损伤的累积,非线性损伤指标和线性损伤指标均发生了变化,但迟滞非线性系数的变化更为显著。研究成果为混凝土损伤识别提供了新方法和新思路。     

基于空气耦合非线性共振频率偏移的混凝土损伤评估研究

针对受损混凝土的整体损伤评估,提出并验证了基于空气耦合的非线性共振频率偏移法。首先通过对混凝土试件进行逐级加载实现了试件损伤的累积,之后利用空气耦合传感器代替传统的接触式传感器进行了试件振动信号采集。研究了距离对空气耦合漏泄波强度的影响;并对两种传感器采集信号的频谱特性进行了对比分析。最后构建非线性共振频率偏移损伤指标迟滞非线性系数对受损混凝土构件的损伤过程,进行了跟踪分析与刻画;并与以纵波波速和固有频率作为线性损伤指标的损伤评估方法进行了对比。实验结果表明,空气耦合方法可快速有效地进行试件振动信号采集;随着试件损伤的累积,非线性损伤指标和线性损伤指标均发生了变化,但迟滞非线性系数的变化更为显著。研究成果为混凝土损伤识别提供了新方法和新思路。     

近海结构管状焊接接头的疲劳可靠性分析

应用线性累积损伤准则与线弹性断裂力学方法,对近海结构管状焊接接头疲劳失效概率进行了分析与计算。文中还给出了对应于不同可靠度下的最大容许应力幅值。     

高层钢结构考虑损伤累积及裂纹效应的抗震分析

基于钢材在反复荷载作用下的损伤累积力学模型（包括损伤变量D的计算公式，损伤对钢材屈服强度、弹性模量、强化系数的影响以及钢材考虑损伤累积效应的应力－应变滞回关系等）和损伤累积断裂准则，采用改进的数值积分方法对钢构件的滞回曲线进行了计算机仿真，并建立了实用的考虑损伤累积和断裂效应的钢构件恢复力模型。采用这一模型对具有损伤的空间钢框架结构的抗震反应进行分析，并得到了振动台模拟地震试验的验证。抗震分析方法的特点为：能够考虑损伤累积和裂纹效应的影响，能够计算构件的损伤程度，能够计算裂缝产生的时间、部位及其开展，以及能够对钢框架结构遭受多次地震时的情况作真实的反应分析。     

非线性刚度转子系统振幅突变 控制策略的分析

利用平均法推导了非线性刚度转子系统的频率响应方程,结合突变理论求出了转子系统振幅突变的突变流形和分叉集,根据突变流形和分叉集确定了非线性刚度参数、激励频率和偏心距等引起转子系统振幅突变的影响因素,讨论了激励频率和非线性刚度参数的取值范围,提出了利用电磁辅助支撑装置产生的非线性刚度参数控制转子系统振幅突变的技术方案,给出了动态激励频率和综合非线性刚度参数的取值范围,得到了线性和非线性电磁支撑刚度参数的设计准则,奠定了非线性刚度转子系统振幅突变控制的理论基础.     

对非线性破坏准则下边坡稳定性分析的线性简化

基于极限分析的上限理论,对非线性破坏准则的边坡稳定性问题,提出了一个线性简化方法。该方法把复杂的非线性问题化成线性问题,从而在实际工程应用时,可以利用已有的关于线性问题的分析结果或根据本论述的方法使问题简化。数值算例表明了该方法的简单实用性。     

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳计算

给出了采用热点应力法进行铸钢节点环形对接焊缝疲劳寿命估算的全过程.介绍了热点应力幅度的计算方法,即热点应力幅度的计算可根据名义应力和应力集中系数计算,也可采用有限元方法计算.给出了环形对接焊缝热点应力寿命曲线的表示方法和细节分类,列出了各种焊接细节的S-N(应力-寿命)曲线.介绍了线性Miner损伤累积准则.根据热点应力幅度、S-N曲线和线性Miner损伤累积准则,可对铸钢节点环形对接焊缝进行寿命估算.最后,以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,说明了波浪载荷下铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算过程.     

考虑非线性累积损伤的桥梁疲劳寿命分析

为了准确反映桥梁非线性累积损伤,建立了桥梁非线性累积损伤模型,并分析了模型中主要参数对桥梁疲劳寿命的影响.首先,基于损伤力学理论,引入桥梁非线性累积损伤模型和对应的等效应力幅计算公式.然后,分析模型中主要参数对结构疲劳性能的影响.最后,用桥梁非线性累积损伤模型和Miner模型分析大连某大桥的疲劳性能.研究发现,随着材料参数α的减小,结构损伤增大,并且等效应力幅是影响结构损伤的主要因素.桥梁非线性累积损伤模型能准确反映实际的非线性累积损伤过程,而Miner模型偏保守.     

单圆盘对称粘弹性转子轴承系统的动力分析

采用单圆盘对称粘弹性转子轴承系统的运动模型，计算了有限长滑动轴承的非线性油膜力，利用四阶龙格－库塔法求解其运动方程，模拟出轴颈与圆盘的运动状态（位移和速度），采用线性油膜力分析了系统的线性失稳转速，采用非线性油膜力分析了平衡转子在不同转速下的稳态解，计算了转子轴承系统的不平衡响应，并分析了偏心激励对运动状态影响的复杂性，研究表明，只有在小偏心激励的情况下，采用线性油膜力计算不平衡响应才是可行的。     

转子--电磁动力吸振器系统的非线性控制

用电磁动力吸振器可实现对转子振动的在线控制。但是，当系统受到外部激励时，系统可能处于大幅度运动状态，致使转子与吸振器相接触而失控，因而对这类系统采用非线性控制便显得十分必要。在对转子-电磁动力吸振器实行线性控制的基础上，采用非线性补偿控制。数字仿真结果表明，非线性补偿控制可使转子-电磁动力吸振器达到更好的控制效果。     

非线性弹簧支承悬臂转子系统的动力仿真分析

基于非线性钢缆弹簧双线性迟滞模型描述方法，采用仿真分析，对非线性钢缆弹簧支承悬臂转子系统各主要参数与其动力性能的关系进行了研究，得出了其动力性能随系统参数变化的规律，为非线性钢缆弹簧支承立式冲击破碎机设计提供了理论依据。所得出的规律亦可供设计其它非线性钢缆弹簧支承转子系统及有关非线性转子系统时参考。     

交叉模态对结构随机振动疲劳损伤的贡献

以小阻尼简支梁为例,讨论了交叉模态对随机振动疲劳损伤累积的贡献;结构的响应分析采用模态叠加方法,随机振动疲劳损伤累积分析采用Miner线性疲劳损伤准则。数值模拟结果表明,即使是小阻尼稀疏模态结构,交叉模态对结构振动疲劳损伤累积的贡献也是不容忽视的。     

非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的极限分析

采用土体非线性破坏准则,基于浅埋隧道的泰沙基破坏模式,利用极限分析法中的上限定理,推导非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的计算公式。运用序列二次规划算法进行优化分析,得出围岩压力上限解的最优值。研究结果表明:当非线性系数m=1时,非线性破坏准则变成线性Mohr-Coulomb准则,本文方法的计算结果与泰沙基极限平衡法的计算结果比较接近,证明了本文方法的有效性;非线性系数对围岩压力上限解有较明显的影响。     

输电塔线耦合体系的风振疲劳时域分析

风荷载作用下的输电塔线结构属于非线性耦合振动体系,自然风的脉动分量使体系中的构件处于交替受力状态,从而可能导致构件的疲劳破坏.文中以某直流线路的一段塔线体系为例,提出了输电塔线体系的风振疲劳时域分析方法;采用AR模型产生了随机风场,对输电塔线耦合体系进行了非线性风振时程分析;建立了考虑风向和风速分布等因素影响的疲劳累积损伤计算公式;确定了输电塔结构中疲劳损伤的关键部位,针对关键部位进行了应力分析,并采用线性累积损伤理论对构件的风振疲劳寿命进行了评估.结果表明,文中提出的时域分析方法可有效估算输电塔结构在风振作用下的剩余寿命.     

故障转子振幅突变机理及其预测

转子故障激励振动状态突变是一种典型的非线性动力学行为，可能导致机械突发性故障。基于线性振动理论的机械故障诊断方法对此不能作出定性或定量的描述、诊断和预测。本文基于非线性振动理论，用尖点突变模型描述这一故障现象，导出了转子在故障激励下振动幅值出现突变的条件，并在此基础上提出一种定量预测的技术方案。图２，参７。     

转子/定子碰摩系统的非线性模态及其在干摩擦反向涡动响应预测中的应用

为了分析转子/定子碰摩系统中的非线性模态,确定交叉耦合效应对非线性模态的影响以及非线性模态在预测系统干摩擦反向涡动响应中的作用,针对一个考虑了定子运动学特性以及转子和定子间交叉耦合效应的四自由度转子/定子碰摩系统,用解析方法求解了其线性和非线性模态,分析了系统干摩擦反向涡动响应的涡动频率,确定了激发干摩擦反向涡动的临界速度与系统模态之间的关系。分析结果表明:系统存在2个负的线性模态频率;随着碰摩面摩擦系数的增大,其负的非线性模态频率由1个增加到3个;系统的2个负线性模态频率不但是相应非线性模态的边界,也是干摩擦反向涡动频率的上边界;非线性模态存在的最小摩擦系数就是发生干摩擦反向涡动失稳的最小摩擦系数。此项研究可为转子/定子碰摩系统的响应预测提供新的思路。     

特高含水期相渗关系表征新理论与实践

特高含水阶段油水相对渗透率比与含水饱和度半对数关系曲线发生转折，针对传统相渗线性理论难以适用于特高含水期水驱油田开发问题，开展了特高含水期相渗非线性理论研究。采用数学建模方法建立了相渗有理函数，基于局部加权回归理论对参数进行识别，通过构建F-统计量开展拟合优度检验，率先将有理拟合理论应用到特高含水期相渗关系表征。利用贝尔油田、榆树林油田、西峰油田及羊二庄油田实际数据，对比分析传统线性拟合方法、二次多项式拟合方法、指数拟合方法、基于数据变形的线性拟合法，新方法预测精度更高、相关性更强，且能准确反映特高含水期相渗曲线半对数坐标轴弯曲特性；基于新方法的水驱特征曲线预测精度更高、相关性更强。新方法对于改进特高含水期水驱评价方法及开发指标预测具有极强的实用性。     

非线性破坏准则下考虑坡顶条形基础的边坡稳定性分析

运用非线性破坏准则对边坡稳定性进行分析时需考虑的变量比线性情况多.基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则,在考虑坡顶条形基础附属荷载情况下对边坡的稳定性进行了分析,采用极限分析原理对边坡的高度表达式进行了推导,并结合序列二次规划算法进行计算.再根据计算方法对工程实例进行计算,将结果与已有研究结果相比较,验证了该计算方法的正确性.