《鋼橋疲勞壽命預測新方法研究》是依託華南理工大學，由谷利雄擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋼橋疲勞壽命預測新方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：谷利雄
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鑒於鋼橋疲勞破壞給人們的生命財產帶來了巨大的損失和危害，世界各國都舉傾國之力對鋼橋的疲勞壽命問題及相關的理論基礎展開了持久的研究。但以往的研究未能反映疲勞裂紋擴展的內在規律，遠不能滿足現實的需要。本申請課題組已從基本的力學觀點出發，建立等幅交變載荷作用下的疲勞裂紋擴展方程。但由於鋼橋承受的是隨機載荷譜，本申請項目就從隨機載荷譜分解入手，通過建立隨機譜塊載荷與等幅載荷的聯繫，把隨機譜塊載荷作用下的疲勞裂紋擴展方程轉化為等效的等幅載荷下的疲勞裂紋擴展方程，建立一個包含結構巨觀尺寸及變化的具有多個待定常數的普適的鋼橋疲勞裂紋擴展方程，而這些待定常數均有其明確的物理意義。從而提出一個簡單實用的鋼橋疲勞壽命預測新方法。僅僅通過現場測量得到起始時間段的裂紋長度隨時間變化的曲線，就能計算出鋼橋其後裂紋長度隨時間變化的曲線，從而能夠有效地解決實際鋼橋的疲勞剩餘壽命問題，具有極為重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
在考慮慣性效應的I型裂紋兩參數疲勞裂紋擴展方程的理論基礎上，將鋼橋受隨機載荷譜塊作用下的疲勞裂紋擴展問題通過傅立葉變換、積分中值定理等轉化為一個等效的“三參數”等幅載荷作用下的疲勞裂紋擴展方程，從而提出了一個簡單實用的鋼橋疲勞壽命預測新方法，利用該方法有效地解決了實際鋼橋的疲勞剩餘壽命問題，具有極為重要的工程套用價值。本項目的研究工作主要有以下幾個方面： 1、作為本項目的理論基礎，深入研究了考慮慣性效應的疲勞裂紋擴展力學模型及裂紋擴展機理等新概念，對I型裂紋兩參數疲勞裂紋擴展方程和速率方程表達式進行了詳細的推導和論證，以及對影響疲勞裂紋擴展速率各種因素進行了分析。 2、對於隨機載荷作用下疲勞壽命的計算，本項目從隨機載荷譜分解入手，將隨機載荷譜塊作用下的疲勞裂紋擴展問題轉化為一個等效的“三參數”等幅載荷作用下的疲勞裂紋擴展問題，從而提出了隨機載荷下“三參數”疲勞裂紋擴展方程。並且通過國內外CCT試件試驗數據驗證了“三參數”疲勞裂紋擴展方程的有效性。 3、把本項目提出的隨機載荷作用下疲勞裂紋擴展預測新方法與《隨機載荷譜裂紋擴展壽命模型》其它各種壽命模型理論進行了對比分析，結果表明研究中提出的方法無論是計算的簡便性還是與試驗結果的吻合程度都優越於其它各種模型理論。 4、首次提出了一個簡單實用的鋼橋疲勞壽命預測新方法，重點分析了隨機載荷作用下的疲勞裂紋擴展方程“三參數”的物理意義。詳細敘述了套用該方法對鋼橋進行壽命評估的三個基本前提條件和計算步驟。歸納了一些常見橋樑結構的應力強度因子及相應的裂紋擴展方程。 5、本課題設計鋼箱梁結構試驗模型驗證本申請項目提出的鋼橋疲勞壽命預測新方法。通過監測鋼結構的裂紋長度隨時間的變化關係，準確地計算出其後裂紋長度隨時間變化的曲線，從而預測其剩餘疲勞壽命，並與最終試驗結果進行比對，結果發現本課題提出的鋼橋疲勞壽命預測新方法與最終試驗結果吻合程度較高，證明本項目提出的鋼橋疲勞壽命預測新方法是可靠的。
