[發明專利]基于腐蝕-疲勞的拉吊索鋼絲剩余壽命評估方法及系統

在審

• 申請號: 201811067793.3
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109115605A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 楊世聰;張勁泉;姚國文;渠平
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開了一種基于腐蝕?疲勞的拉吊索鋼絲剩余壽命評估方法及系統，該方法包括確定試件的蝕坑尺寸、初始裂紋尺寸和臨界裂紋尺寸，并將三個尺寸比較；若蝕坑尺寸小于初始裂紋尺寸則確定試件的剩余壽命為試件處于蝕坑成長、擴展直至小裂紋出現階段的壽命與試件處于小裂紋成長、擴展直至臨界裂紋尺寸出現階段的壽命的和；若蝕坑尺寸大于初始裂紋尺寸且小于臨界裂紋尺寸則確定試件的剩余壽命為試件處于小裂紋成長、擴展直至臨界裂紋尺寸出現階段的壽命。本發明克服了傳統對拉吊索鋼絲疲勞和腐蝕簡單疊加來評估其剩余壽命的缺陷，明確了發生腐蝕?疲勞的拉吊索鋼絲在不同腐蝕階段的腐蝕速率是不同的，進而精確計算出拉吊索鋼絲的剩余壽命。

技術領域

本發明涉及拉吊索鋼絲剩余壽命評估技術領域，特別涉及一種基于腐蝕-疲勞的拉吊索鋼絲剩余壽命評估方法及系統。

背景技術

拉吊索服役環境比較復雜，其防護系統極易受外部環境的影響而失效。如果外護套破損，拉吊索體內的鋼絲或鋼絞線直接暴露于服役的腐蝕環境中，特別是一些特殊的服役環境，如：嚴重的酸雨地區、大氣重污染區、紫外線強烈區以及鄰近海洋等地區，鋼絲或鋼絞線將承受交變荷載(恒載、營運荷載、風荷載等)與腐蝕環境的耦合作用，腐蝕加劇。發生腐蝕-疲勞的拉吊索鋼絲會突然斷裂，造成重大安全事故和嚴重的社會影響。

目前理論上拉吊索的更換時機需以其病害狀態對其承載能力影響程度為依據，但是在實際應用中，眾多拉索橋更換拉吊索時，并沒有對剩余壽命進行精準評估，只是以其服役時間長短、外觀病害狀況、專家意見、“疑斷則換”等方式確定是否更換拉吊索，帶有一定的盲目性。且我國服役的拉吊索多數已達設計壽命的一半，及時開展研究基于腐蝕-疲勞損傷的拉吊索鋼絲剩余壽命的精準計算是非常必要而且十分迫切。

基于腐蝕-疲勞損傷的拉吊索鋼絲剩余壽命研究很多，基本上是在鋼絲的腐蝕損傷、劣化性能以及壽命評估中以單一因素作用為主，對腐蝕-疲勞破損機理少有研究，其原因主要是受限于拉吊索腐蝕-疲勞試驗裝置。但是腐蝕-疲勞是一個損傷逐漸累積的過程，交變應力和腐蝕性介質耦合作用相互促進，并不是簡單的疊加。為解決上述技術問題，現在對腐蝕-疲勞損傷機理從多角度、全方位進行分析，也取得了具有參考價值的研究成果，但對發生腐蝕-疲勞試件的腐蝕機理研究不多，發生腐蝕-疲勞損傷的拉吊索鋼絲在各階段的腐蝕速率是不同的，且各階段分析也不夠深入，還不能直接應用于服役拉吊索鋼絲的腐蝕-疲勞壽命預測。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于腐蝕-疲勞的拉吊索鋼絲剩余壽命評估方法及系統，克服傳統對拉吊索鋼絲疲勞和腐蝕簡單疊加來評估其剩余壽命的缺陷，明確腐蝕速率在腐蝕-疲勞的各階段是不同的，進而精確計算拉吊索鋼絲的剩余壽命。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于腐蝕-疲勞的拉吊索鋼絲剩余壽命評估方法，所述拉吊索鋼絲剩余壽命評估方法，具體包括

獲取試件的蝕坑尺寸；

采用基于腐蝕環境和交變應力耦合作用下的試驗模擬試件腐蝕-疲勞損傷，確定試件的初始裂紋尺寸和臨界裂紋尺寸；其中所述初始裂紋尺寸小于所述臨界裂紋尺寸；

判斷所述蝕坑尺寸是否小于等于所述初始裂紋尺寸，得到第一判斷結果；

若所述第一判斷結果表示所述蝕坑尺寸小于等于所述初始裂紋尺寸，則確定所述試件處于蝕坑成長、擴展直至小裂紋出現階段，確定所述試件的剩余壽命為所述試件處于蝕坑成長、擴展直至小裂紋出現階段的壽命與所述試件處于小裂紋成長、擴展直至臨界裂紋尺寸出現階段的壽命的和；

若所述第一判斷結果表示所述蝕坑尺寸大于所述初始裂紋尺寸，則判斷所述蝕坑尺寸是否小于等于所述臨界裂紋尺寸，得到第二判斷結果；