[發明專利]一種基于Weibull方程和最大疲勞變形的混凝土疲勞壽命預測方法和裝置

有效

• 申請號: 201710856490.9
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN109522577B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 徐世烺;黃博滔;李慶華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明公開了一種基于Weibull方程和最大疲勞變形的混凝土疲勞壽命預測方法和裝置。在不斷發展的現代土木工程領域，混凝土材料的疲勞性能成為關注的重點之一。如何精確預測混凝土疲勞壽命成為工程建設領域中的重要問題。本發明所提供的方法和裝置可以用于疲勞荷載作用下混凝土的壽命預測和疲勞變形演化規律表征。具有步驟簡潔、易于使用、精度較高等優點。在使用過程中，可以極大地減少計算量，且只需測量疲勞荷載循環次數n以及第n個循環的最大疲勞變形ε_s這兩種疲勞參數，可以簡化檢測設備。所述的模型，可以為工程設計、建設、檢測和維護全過程提供重要技術支撐。

技術領域

本發明屬于混凝土疲勞壽命預測技術領域。

背景技術

自19世紀波特蘭水泥問世以來，混凝土被廣泛用于交通、建筑、水利、海洋等工程領域，是工程建設中用量最大的材料。20世紀初，隨著鋼筋混凝土橋梁的建設和發展，對混凝土材料疲勞性能的相關研究也逐步開展。21世紀以來，隨著高速公路、高速鐵路、超高層建筑、特高大壩、跨海大橋、海洋平臺等大型基礎設施的建設，混凝土結構面臨著循環荷載、交變環境等更加復雜、嚴苛的服役條件。另一方面，混凝土結構設計理論的進一步發展和高強混凝土的推廣應用使得混凝土在結構服役期間所承受的應力水平逐步提高，使得混凝土的疲勞破壞也更有可能發生。因此，在不斷發展的現代土木工程領域，混凝土材料的疲勞性能成為關注的重點之一。如何精確預測混凝土疲勞壽命成為工程設計、建造、檢測和維護過程中的重要問題。現有的混凝土材料疲勞性能表征和疲勞壽命預測主要基于材料疲勞損傷的演化過程。研究者們發展了一系列疲勞模型，這些模型主要通過材料彈性模量的衰減來建立疲勞損傷關系，并基于此建立復雜的疲勞性能表征和壽命預測模型。現有模型通常需要包括疲勞應變、疲勞應力、彈性模量和材料擬合參數等多種參數，模型形式較為復雜，且一般需要進行迭代計算，因而在工程建設中推廣應用有一定的困難。因此，提出一種步驟簡潔、易于使用、精度較高的混凝土疲勞壽命預測方法和裝置十分迫切，可以為工程設計、建設、檢測和維護全過程提供重要技術支撐。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種步驟簡潔、易于使用、精度較高的基于Weibull方程和最大疲勞變形的混凝土疲勞壽命預測方法。為此，本發明采用以下技術方案：

一種基于Weibull方程和最大疲勞變形的混凝土疲勞壽命預測方法，其特征是，包括以下步驟：

(1)獲取某一混凝土在某一應力水平的疲勞荷載作用下的若干個(i個)最大疲勞變形ε_s以及所述各個變形所對應的疲勞荷載循環次數n，即(ε_s1,n₁)、(ε_s2,n₂)、(ε_s3,n₃)、……、(ε_si,n_i)；所述的最大疲勞變形ε_s是指在一個疲勞荷載的循環中最大應力所對應的變形；

(2)將所得的若干個(i個)所述的最大疲勞變形及其對應的疲勞循環次數代入以下公式，進行擬合求解，得到所述公式的參數：

式中，N_f是疲勞壽命，ε_s0是位置參數，λ_s是比例參數，k_s是形狀參數；

步驟(2)所得的參數N_f即是疲勞壽命的預測，且所得公式用于表征疲勞變形演化規律。

進一步地，位置參數ε_s0的一種可選值是混凝土第一次達到所述疲勞荷載的最大應力時所對應的變形。