[發(fā)明專(zhuān)利]一種焊接鋼橋結(jié)構(gòu)的疲勞壽命計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710144402.2
• 申請(qǐng)日: 2017-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107025374A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁幼亮;曹寶雅;宋永生;趙瀚瑋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F19/00
• 分類(lèi)號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種焊接鋼橋結(jié)構(gòu)的疲勞壽命計(jì)算方法，其特征在于，包括：

S1：建立考慮平均應(yīng)力修正的鋼材疲勞抗力的全空間S-N曲線(xiàn)模型；

S2：考慮焊接殘余應(yīng)力和車(chē)輛荷載應(yīng)力的耦合效應(yīng)，計(jì)算鋼橋焊接細(xì)節(jié)的真實(shí)應(yīng)力時(shí)程；

S3：利用雨流計(jì)數(shù)法對(duì)所述真實(shí)應(yīng)力時(shí)程進(jìn)行處理，并基于處理結(jié)果計(jì)算應(yīng)力幅、平均應(yīng)力和單次通車(chē)下的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；

S4：利用建立的所述考慮平均應(yīng)力修正的全空間S-N曲線(xiàn)模型，計(jì)算與所述應(yīng)力幅、平均應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；

S5：基于所述單次通車(chē)下的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)以及總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，計(jì)算鋼橋焊接細(xì)節(jié)的疲勞壽命。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接鋼橋結(jié)構(gòu)的疲勞壽命計(jì)算方法，其特征在于，所述建立考慮平均應(yīng)力修正的鋼材疲勞抗力的全空間S-N曲線(xiàn)模型具體包括：

S11：建立對(duì)稱(chēng)循環(huán)下鋼材的全空間S-N曲線(xiàn)模型的基本公式：

σ_-1＝a(N+B)^b+c (1)

式中，σ_-1為對(duì)稱(chēng)循環(huán)下的應(yīng)力幅，N為所述應(yīng)力幅對(duì)應(yīng)的疲勞壽命，參數(shù)a,c,B參見(jiàn)式(2)，參數(shù)b與材料有關(guān)；

其中，

σ_k＝0.5σ_u (5)

式中，σ_u為材料的極限拉伸強(qiáng)度，Hv為材料硬度；1,σ_u分別為所述曲線(xiàn)模型的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的疲勞壽命和應(yīng)力幅；N_k,σ_k分別為所述曲線(xiàn)模型的第二個(gè)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的疲勞壽 命和應(yīng)力幅；N_GCF,σ_GCF分別為所述曲線(xiàn)模型的終止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的疲勞壽命和應(yīng)力幅；

S12：Goodman方程如式(6)所示：

(σ/σ_-1)+(σ_m/σ_s)＝1 (6)

式中，σ_s為材料屈服強(qiáng)度；σ_-1是對(duì)稱(chēng)循環(huán)下的應(yīng)力幅；σ和σ_m是任意循環(huán)下的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力；

S13：由式(6)解出σ_-1，如式(7)所示：

S14：根據(jù)(7)式和(1)式，即得考慮平均應(yīng)力σ_m修正的全空間S-N曲線(xiàn)模型，如式(8)：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接鋼橋結(jié)構(gòu)的疲勞壽命計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟S2，具體包括：根據(jù)鋼橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，首先建立包含焊接細(xì)節(jié)的全橋有限元模型，進(jìn)而采用生死單元技術(shù)和熱-結(jié)構(gòu)耦合方法進(jìn)行焊接細(xì)節(jié)的焊接過(guò)程模擬，焊接過(guò)程模擬完成后，繼續(xù)施加車(chē)輛荷載，考慮焊接殘余應(yīng)力和車(chē)輛荷載應(yīng)力的耦合效應(yīng)，得到焊接細(xì)節(jié)的真實(shí)應(yīng)力時(shí)程σ_t。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接鋼橋結(jié)構(gòu)的疲勞壽命計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟S5根據(jù)公式(9)計(jì)算鋼橋焊接細(xì)節(jié)的疲勞壽命T：

其中，m為每年車(chē)流量，單位次/年，n_i為單次通車(chē)下的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，N_i為平均應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。