[發(fā)明專利]鋼橋疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力獲取方法及裝置

有效

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• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111274646B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧揚;李愛群;吳宜峰;張萌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

本發(fā)明實施例提供一種鋼橋疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力獲取方法及裝置，該方法包括：獲取橋梁疲勞敏感區(qū)的殘余拉應變；獲取外荷載作用下鋼橋疲勞敏感區(qū)的應變時程數(shù)據(jù)序列；根據(jù)應變時程數(shù)據(jù)序列，計算應變增量序列；根據(jù)所述殘余拉應變，確定應力合成前的橋梁疲勞敏感區(qū)應力；根據(jù)所述殘余拉應變、所述應變增量序列和應力合成前的橋梁疲勞敏感區(qū)應力，得到橋梁疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力。該方法能適應外荷載產(chǎn)生應力的各種方式，有利于根據(jù)鋼橋所用鋼材的材料本構(gòu)模型與殘余拉應變進行有效合成，從而具有較廣的適用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼橋疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力獲取方法及裝置。

背景技術(shù)

鋼橋在服役過程中的疲勞開裂問題是橋梁工程領(lǐng)域的工程頑疾，影響鋼橋疲勞性能的影響因素很多，在過去的很長時間里，國內(nèi)外工程技術(shù)人員主要關(guān)注車輛荷載等外荷載作用對鋼橋疲勞性能的影響，形成了系列研究成果與設(shè)計方法。然而，近年來越來越多的實際工程案例表明，存在于鋼橋結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的殘余應力對其疲勞性能具有不可忽視的影響。在鋼橋構(gòu)件工廠加工及現(xiàn)場施工過程中，鋼板切割與焊接等施工工藝會在構(gòu)件中產(chǎn)生殘余拉應力，國內(nèi)外大量計算和測試表明，鋼橋中的殘余拉應力會接近甚至超過鋼材的屈服強度，使得鋼橋的某些區(qū)域在承受外荷載之前就進入復雜的彈塑性狀態(tài)。

因此，如何合理、有效地將殘余拉應力與外荷載作用下的應力進行合成，是對鋼橋疲勞敏感區(qū)進行疲勞壽命計算和評估的基礎(chǔ)。然而，一方面，國內(nèi)外目前在進行鋼橋疲勞設(shè)計時，大多未考慮鋼材疲勞應力的影響，導致有時鋼橋的疲勞設(shè)計壽命與實際壽命存在較大的差異，另一方面，雖然也有部分設(shè)計人員認識到了殘余應力對鋼橋疲勞性能的影響，將殘余應力與外荷載產(chǎn)生的應力進行疊加，但是所用方法計算過程復雜、計算耗時很長且難以考慮實測的外荷載應力。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明實施例提供一種鋼橋疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力獲取方法及裝置。

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種鋼橋疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力獲取方法，包括：獲取橋梁疲勞敏感區(qū)的殘余拉應變；獲取外荷載作用下鋼橋疲勞敏感區(qū)的應變時程數(shù)據(jù)序列；根據(jù)應變時程數(shù)據(jù)序列，計算應變增量序列；根據(jù)所述殘余拉應變，確定應力合成前的橋梁疲勞敏感區(qū)應力；根據(jù)所述殘余拉應變、所述應變增量序列和應力合成前的橋梁疲勞敏感區(qū)應力，得到橋梁疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力。

進一步地，所述獲取外荷載作用下鋼橋疲勞敏感區(qū)的應變時程數(shù)據(jù)序列，包括：在鋼橋疲勞敏感區(qū)布置應變傳感器進行實時監(jiān)測，或采用有限元模型計算，獲取外荷載作用下鋼橋疲勞敏感區(qū)的應變時程數(shù)據(jù)。

進一步地，所述獲取外荷載作用下鋼橋疲勞敏感區(qū)的應變時程數(shù)據(jù)序列之后，還包括：提取應變時程數(shù)據(jù)中的波峰和波谷點，得到新的應變時程數(shù)據(jù)序列；相應地，所述根據(jù)應變時程數(shù)據(jù)序列，計算應變增量序列，具體為：根據(jù)新的應變時程數(shù)據(jù)序列，計算應變增量序列。

進一步地，根據(jù)應變時程數(shù)據(jù)序列，計算應變增量序列，包括：應變時程數(shù)據(jù)序列，第一個數(shù)據(jù)不變，后續(xù)每個數(shù)據(jù)替換為減去前一個數(shù)據(jù)后的結(jié)果。

進一步地，所述根據(jù)所述殘余拉應變，確定應力合成前的橋梁疲勞敏感區(qū)應力，包括：根據(jù)所述殘余拉應變，采用雙線性各向同性硬化模型作為鋼橋所用鋼材的材料本構(gòu)模型，確定應力合成前的橋梁疲勞敏感區(qū)應力。

進一步地，根據(jù)所述殘余拉應變、所述應變增量序列和應力合成前的橋梁疲勞敏感區(qū)應力，得到橋梁疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力，包括：根據(jù)所述殘余拉應變、所述應變增量序列和應力合成前的橋梁疲勞敏感區(qū)應力，基于鋼材材料本構(gòu)模型的加載、卸載規(guī)則，得到橋梁疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力。

進一步地，根據(jù)所述殘余拉應變、所述應變增量序列和應力合成前的橋梁疲勞敏感區(qū)應力，基于鋼材材料本構(gòu)模型的加載、卸載規(guī)則，得到橋梁疲勞敏感區(qū)的合成疲勞應力，包括：