[發(fā)明專利]一種焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610165570.5
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105628373B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋永生;丁幼亮;李愛群
• 申請（專利權(quán)）人: 金陵科技學(xué)院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/32
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本申請?zhí)峁┮环N焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷計(jì)算方法，所述方法包括：建立焊接細(xì)節(jié)疲勞抗力的全空間曲線模型；基于焊接細(xì)節(jié)處的焊接殘余應(yīng)力以及車載作用下的焊接細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)程應(yīng)力，計(jì)算焊接細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的真實(shí)時(shí)程應(yīng)力；利用雨流計(jì)數(shù)法對所述真實(shí)時(shí)程應(yīng)力進(jìn)行處理，并基于處理結(jié)果計(jì)算等效應(yīng)力幅和總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；利用建立的所述全空間曲線模型，計(jì)算與所述等效應(yīng)力幅相對應(yīng)的疲勞壽命；基于計(jì)算的所述疲勞壽命以及所述總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，計(jì)算焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。本申請實(shí)施例提供的一種焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷計(jì)算方法，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出不同荷載和焊接殘余應(yīng)力水平下的疲勞損傷。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及疲勞損傷計(jì)算方法，特別涉及一種焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷計(jì)算方法。

背景技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)由于其高強(qiáng)、輕質(zhì)特性而廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施工程。然而，鋼結(jié)構(gòu)，尤其是焊接鋼結(jié)構(gòu)，在車輛、風(fēng)和地震等往復(fù)荷載作用下容易發(fā)生疲勞裂紋甚至斷裂，嚴(yán)重影響了鋼結(jié)構(gòu)的服役性能和工程結(jié)構(gòu)安全。因此，開展合理準(zhǔn)確的疲勞損傷計(jì)算對于提升焊接鋼結(jié)構(gòu)的工程結(jié)構(gòu)性能評估水平，提高工程結(jié)構(gòu)的運(yùn)營維護(hù)和管理養(yǎng)護(hù)效率，保障工程結(jié)構(gòu)的服役安全具有重要作用。

焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷計(jì)算方法主要有：1)基于線性S-N曲線模型和Miner理論的疲勞損傷計(jì)算方法：依據(jù)現(xiàn)有的線性S-N曲線模型計(jì)算等效應(yīng)力幅得到對應(yīng)的疲勞壽命(以循環(huán)次數(shù)表示)，再將總循環(huán)次數(shù)與疲勞壽命相除得到疲勞損傷，主要用于新建結(jié)構(gòu)的疲勞設(shè)計(jì)；2)基于連續(xù)損傷力學(xué)的疲勞損傷計(jì)算方法：依據(jù)線彈性斷裂力學(xué)計(jì)算得到裂紋擴(kuò)展深度，直接將裂紋擴(kuò)展深度與構(gòu)件厚度相除得到疲勞損傷，主要用于在役結(jié)構(gòu)的疲勞評估。然而，上述方法均為考慮到非常應(yīng)力幅范圍內(nèi)的疲勞性能變化，難以反映疲勞損傷非線性累計(jì)的特點(diǎn)，對于準(zhǔn)確評估焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷存在一定的不足。因此，對于焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷計(jì)算，有必要提出一種能夠準(zhǔn)確反映焊接區(qū)域殘余應(yīng)力水平和非線性損傷累計(jì)特點(diǎn)的疲勞損傷計(jì)算方法。

應(yīng)該注意，上面對技術(shù)背景的介紹只是為了方便對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本申請的背景技術(shù)部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實(shí)施例的目的在于提供一種焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷計(jì)算方法，以準(zhǔn)確計(jì)算出不同荷載和焊接殘余應(yīng)力水平下的疲勞損傷。

本申請實(shí)施例提供的一種焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷計(jì)算方法，包括：

S1：建立焊接細(xì)節(jié)疲勞抗力的全空間曲線模型；

S2：基于焊接細(xì)節(jié)處的焊接殘余應(yīng)力以及車載作用下的焊接細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)程應(yīng)力，計(jì)算焊接細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的真實(shí)時(shí)程應(yīng)力；

S3：利用雨流計(jì)數(shù)法對所述真實(shí)時(shí)程應(yīng)力進(jìn)行處理，并基于處理結(jié)果計(jì)算等效應(yīng)力幅和總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；

S4：利用建立的所述全空間曲線模型，計(jì)算與所述等效應(yīng)力幅相對應(yīng)的疲勞壽命；

S5：基于計(jì)算的所述疲勞壽命以及所述總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，計(jì)算焊接鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。進(jìn)一步地，所述建立焊接細(xì)節(jié)疲勞抗力的全空間曲線模型具體包括：

S11：建立焊接細(xì)節(jié)疲勞抗力的全空間曲線模型的基本公式：

S(N)＝a(N+B)^b+c (1)

其中，S為應(yīng)力幅，N為所述應(yīng)力幅對應(yīng)的疲勞壽命，a、b、c和B為公式參數(shù)；

S12：利用鋼材的靜力拉伸試驗(yàn)，獲取所述鋼材的極限拉伸強(qiáng)度σ_u；

S13：將(1,σ_u)帶入式(1)得：

σ_u＝aB^b+c (2)