疲劳累积损伤理论的适用性研究

疲劳累积损伤理论是结构疲劳寿命分析的基础。本文首先推导有代表性的疲劳累积损伤理论在二级加载模式下的预测模型;然后通过试验数据析了在二级加载下金属疲劳累积损伤理论的适用性。分析结果表明:各模型在不同加载方式下对结果预测的准确性差别较大。Manson模型和韧性耗散模型等非线性模型比较好地改善了Miner理论预测的精度,并且Manson模型对于旋转弯曲的钢材料具有更好的适用性;而对于受拉压的铝合金材料,韧性耗散模型具有更好的适用性。Miner理论、韧性耗散模型和Manson模型在用于随机谱的预测时,预测的误差有减小的趋势;而Carten-Dolar模型预测的误差有增大的趋势。     

混凝土疲劳损伤累积神经网络模型

针对混凝土疲劳累积损伤的发展受荷载、材料性质等多种因素影响、很难用显式的数学函数表达的难题，基于神经网络方法提出了一个考虑变幅疲劳的级数和加载顺序影响的混凝土疲劳损伤累积模型，采用神经网络技术描述了其与材料性能、荷载应力间复杂的非线性映射关系，准确反映了混凝土疲劳损伤演变的真实过程，并运用离散系统仿真原理构造了退凝土变幅疲劳寿命预测的智能化仿真系统．该系统可用于结构抗疲劳设计和疲劳可靠性分析、有损结构损伤评估及维修决策．     

基于疲劳损伤累积假说的滚动轴承疲劳寿命计算

根据疲劳损伤累积假说,对接触疲劳强度的下降导致轴承受损失效的主要原因进行讨论,以定量确定受损伤滚动轴承的剩余寿命和许用当量动负荷。     

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。     

16Mn钢焊接接头的Miner疲劳累积损伤可靠性模型研究

根据16 Mn钢对接焊接接头的疲劳试验数据,对Miner线性累积损伤准则进行了修正,提出了一定可靠度下疲劳累积损伤的计算方法,为估算16 Mn钢焊接构件在谱载荷作用下一定可靠度的疲劳寿命提供了依据.     

载荷共享并联系统疲劳累积损伤可靠性模型

针对存在载荷传递、分担的并联系统,传统的并联系统可靠性模型已不适用.为了有效处理载荷共享并联系统的可靠性问题,首先分析了并联系统的相关失效,并分步计算并联系统可靠度,应用全概率公式和Miner理论对并联系统进行了疲劳累积损伤可靠性建模.其次,运用Monte Carlo方法对零件寿命服从Weibull分布的并联系统可靠度进行了模拟计算,同时对零件寿命服从对数正态分布的并联系统可靠度显式计算公式进行了推导.建立了变应力作用下并联系统疲劳累积损伤可靠性模型.     

钻柱疲劳累积损伤的计算方法

基于修正的Miner线性累积损伤理论,结合钻柱的S-N曲线,定义了钻柱应力循环一次造成的钻柱疲劳损伤量和钻柱疲劳累积损伤强度,建立了钻柱疲劳累积损伤的计算方法.算例分析表明钻杆在井口处的单次疲劳损伤最大;当转速一定时,随着钻杆深度的增加,钻杆应力循环一次造成的疲劳损伤减小;在钻压一定的条件下,随着转速的增大,钻杆的单次疲劳损伤增大.该研究结果对于现场提高钻柱的平均使用寿命具有重要的工程理论指导意义.     

基于累积损伤的随机结构系统刚度可靠性分析

根据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,结合材料强度与弹性模量之间的关系,给出了结构构件在基于累积损伤下的剩余弹性模量的表达式,并分析了其数字特征。考虑结构的随机性,在求解可靠性指标时,采用改进的一次二阶矩法和随机有限元相结合的算法,以改进的分枝限界法寻找主要失效模式,以PNET法计算结构系统可靠性。算例表明:结构系统在设计寿命内虽然满足了系统疲劳可靠性的要求,但随着使用寿命的增加,结构系统刚度可靠性在下降,当疲劳载荷循环次数大于11.08×105时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求。     

沙堆疲劳损伤累积模型的研究

由于材料具有循环硬化与软化、循环蠕变与松弛等特性,导致其在变幅循环应力作用下的疲劳损伤与加载顺序密切相关.国内外研究者提出了许多损伤累积模型,但有些模型未明确地阐述加载顺序的影响.通过分析影响疲劳损伤的重要因素,提出伴随损伤、视在损伤和耦合损伤新概念,结合模糊理论定量计算由耦合效应引起的耦合损伤,建立了一个能考虑加载顺...     

低温下钢-混凝土组合结构疲劳试验和极限承载力

针对钢-混凝土结合梁在青藏铁路上的应用情况,模拟青藏铁路线的温度环境,用专门研制的低温设备(最低温度能保持在-50℃以下),对由14MnNbq钢构件、直径为22 mm的栓钉(下称ψ22栓钉)和强度等级为C50的混凝土组成的钢-混凝土组合件作了低温疲劳试验和极限承载力试验.试验中,考虑了钢板的轧向和环境温度变化等因素对组合件承载力的影响,研究了低温下ψ22栓钉的破坏形式,疲劳承载力和极限承载力等问题,并将低温下的试验结果同常温下的试验结果进行了对比.研究结果表明:在同等荷载下,ψ22栓钉在-50～0℃的低温环境下疲劳寿命比在室温下的疲劳寿命长,且有温度越低,抗疲劳性能越强的趋势;钢板轧向对栓钉疲劳寿命影响很大,但对栓钉极限承载力没有明显影响;14MnNbq钢材质优良,转变温度低于-50℃.在温度为-50℃时,栓钉焊在14MnNbq钢板上对钢板材质无影响.     

大跨径拱桥极限承载力

针对大跨径拱桥具有比弹性理论方法计算出的结果高得多的承载力问题,在分析拱桥极限承载力常用方法的基础上,根据拱桥结构具有形成"四铰"所必须的塑性条件,在达到四铰破坏以前,结构满足纵向和横向的压屈稳定条件,拱轴截面受压区极限应力图形可换算为矩形应力图形等基本假定,以四铰破坏为条件,推导出逐次逼近法计算大跨径拱桥的承载力计算公式,为大跨径拱桥的设计与施工提供了一定的理论依据。     

石拱桥极限承载能力分析

应用极限平衡理论以石拱圈极限偏心距为约束条件、实际车辆活载的外加载荷系数为目标函数 ,建立了石拱桥极限承载能力分析的线性规划数学模型 .分析了一座石拱桥通过特大荷载问题 ,结果表明 ,本方法是简洁、可行的 .该理论计算模型为分析现有石拱桥的承载潜力提供了一个新的思路     

圆钢管平面K型间隙节点极限承载力及其影响因素

以圆钢管平面K型间隙节点为对象,利用非线性有限元对其极限承载力进行了研究.分析了主、支管轴线间角度θ,支、主管直径比β（d/D）,主管径厚比γ（D/T）以及不同的边界条件及加载方式对节点极限承载力的影响.通过有限元计算值pu与规范公式计算值pcu的比值发现,规范公式对K型间隙节点承载力的计算偏向保守,且未考虑边界条件对节点承载力的影响.     

桥梁结构承载力评估及可靠性鉴定的研究现状及发展

阐述了对桥梁结构承载力评估和可靠性鉴定的目地及意义.按4种评估鉴定方法(传统经验法、检算系数法、系统综合法、可靠度分析法)对这一领域的诸多方法作了总结和回顾,指出了各自的优缺点及适用范围.基于桥梁结构承载力评估和可靠性鉴定的研究现状,针对目前理论研究和工程实践脱节的现象,分析了该领域的主要的瓶颈问题.最后还对该领域的发展前景和亟待研究的热难点问题作了评述和展望.     

基于振动响应的导管架平台极限承载能力分析

为评估到达一定服役期限的导管架平台结构安全性能,提出基于振动响应的平台时变极限承载能力分析方法。以东海某气田导管架平台为对象开展振动监测研究,采集不同海况下平台上部组块的加速度响应,通过随机减量法对平台振动响应数据进行特征函数提取,分别采用时序分析法和复指数法对预处理数据进行动力学参数识别。借助有限元分析建立不同损伤状态下平台固有频率数据库,通过与模态参数识别数据对比识别出平台结构健康状态。应用时域分析法进行平台非线性动力学分析,并结合极限承载能力评估准则建立动力极限承载能力分析方法。结果表明,基于振动监测分析结果的平台修正模型能较准确地反映在役平台结构健康状态,可实现平台的结构抗力的精确评估,得到不同服役期导管架平台结构时变抗力变化规律。     

关于桩基设计承载力取值问题的述评

单桩竖向极限承载力的确定是桩基础设计中的重要组成部分之一。本文论述国内该值确定技术的进展概况,以及对比各主要规范对该值的相关规定。     

多元复合地基承载力可靠度计算

概括了多元复合地基承载力计算方法,并推导出多元复合地基可靠度研究中的极限承载力状态方程.将免疫算法应用于多元复合地基可靠度计算中,基于可靠度指标的几何含义提出优化目标函数,在求解过程中,免疫算法仅需要目标函数的函数值,使计算更为简便,利用Matlab编制了相应的计算程序.通过算例,采用蒙特卡罗法和免疫算法进行对比计算,结果表明免疫算法在进行多元复合地基承载力的可靠度分析时,收敛速度快并且结果精度高.     

火灾高温下钢框架承载力及等效荷载分析

基于对火灾场钢结构框架梁极限抗弯、抗剪承载力和框架柱承载能力及稳定性的变化分析,提出采用等效楼面活荷载的增大来描述火灾高温对钢结构框架极限承载能力的削弱.建立火灾高温作用下钢结构框架梁极限抗剪承载力,框架柱承载能力和平面内、外稳定性以及结构等效楼面活荷载的计算表达式.通过具体算例分析火灾条件下,具有不同保护层厚度的钢框架梁、柱极限承载力以及结构等效楼面活荷载的变化规律,并将等效楼面活荷载计算方法与现有计算方法进行实例对比分析.分析结果表明:对于火灾高温作用下具有不同保护涂层厚度的钢结构框架,可根据火灾的燃烧时间和结构构件温度的变化,采用不同的等效楼面活荷载来分析火灾高温对结构受力性能的影响,简化结构的受力计算,判断其极限承载能力的变化.     

有埋深无体积质量的黏性土地基极限承载力的直接求解

对于有埋深无体积质量黏性土地基极限承载力的求解,目前大多数土力学的书籍中都是先假定滑移面然后用静力平衡的方法求解,这样的求解过程是不精确的.利用Coulomb-Mohr屈服准则,基于R.希尔调和挤出图,采用了塑性力学滑移线的方法求解,得到了相同的结论,但是推导过程却大为简化.     

砂土中抗拔群桩承载力的分析与计算

为了通过模型的方法预测砂土中抗拔群桩承载力,对抗拔单桩承载公式中的参数C进行了改进,并对此参数提出了一个预测公式。当抗拔单桩承载力未知时,不能逆分析C值,可以用预测公式计算C值。基于此推导了m×n型等距抗拔群桩承载力计算公式。结合2组模型试验的数据,验证了不同桩距、长径比和桩型下抗拔群桩承载力计算公式的合理性以及群桩效率和桩距的关系,并与其他3种计算方法的结果作比较。结果表明,4种方法都能很好地预测抗拔群桩承载力,但在预测长径比较小的群桩时,改进方法的预测结果更加接近试验值;在其他参数不变的情况下,群桩的效率随着桩距的增大而增大。