一種正交異性鋼橋面板疲勞壽命的計算方法技術

本申請提供一種正交異性鋼橋面板疲勞壽命的計算方法，包括：采集名義應變監測數據；計算得到名義應力樣本S；試驗得到應力集中系數SCF；計算腐蝕作用下有效名義應力幅SEeq,i和有效熱點應力幅SEHeq,i；計算腐蝕作用下的疲勞抗力C(t)；計算疲勞損傷D(t)；計算疲勞壽命T。本申請實施例提供的一種正交異性鋼橋面板疲勞壽命的計算方法，能夠準確計算出腐蝕和車載作用下的正交異性鋼橋面板疲勞壽命。

【技術實現步驟摘要】

本申請涉及疲勞壽命計算方法，特別涉及一種正交異性鋼橋面板疲勞壽命的計算 方法。
技術介紹
作為直接支承列車和汽車荷載的重要結構，鋼橋面板結構的完整性是行車安全性 的重要保證。已有研究發現，部分公路橋梁的正交異性鋼橋面板在汽車等往復交變荷載下 出現了較為嚴重的疲勞開裂現象。一旦發生疲勞開裂，鋼橋面板的支承剛度將出現退化，影 響行車結構的平順性，危及鐵路和公路的行車安全。因此，開展基于監測數據的疲勞壽命評 估對于正交異性鋼橋面板乃至整體橋梁結構的結構安全具有重要意義。 正交異性鋼橋面板疲勞評估方法主要分為兩種：1)根據雨流計數法法計算得到焊 縫的名義應力幅和應力循環次數，依據規范或試驗得到的S-N曲線得到疲勞壽命;根據S-N 曲線獲取方法的差異，分為名義應力法和熱點應力法，主要用于疲勞裂紋萌生壽命評估;2) 根據線彈性斷裂力學方法建立裂紋擴展模型，依據經典Paris模型分析裂紋開展到板厚深 度的疲勞壽命，主要用于疲勞裂紋擴展壽命評估。然而，上述方法僅考慮了車載、應力分布 等參數對于疲勞壽命的影響，尚未考慮環境腐蝕對疲勞壽命衰減的影響，對于準確評估正 交異性鋼橋面板的疲勞壽命存在一定的不足。因此，對于正交異性鋼橋面板的疲勞壽命評 估，有必要研究出一種能夠準確考慮環境腐蝕和應力集中效應影響的評估方法。應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本申請的技術方案進行清楚、 完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本申請的
技術介紹
部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。
技術實現思路
本申請實施例的目的在于提供，以準 確計算出腐蝕和車載作用下的正交異性鋼橋面板疲勞壽命。 本申請實施例提供的，包括： S1:在預設焊接細節處采集名義應變檢測數據并將所述名義應變檢測數據轉換為 名義應變樣本； S2:基于所述名義應變樣本，計算單位時間內的名義等效應力幅和總應力循環次 數； S3:獲取所述焊接細節的熱點應力點對應的熱點應變以及名義應力點對應的名義 應變，并基于所述熱點應變和所述名義應變計算所述焊接細節對應的應力集中系數； S4:計算在腐蝕作用下鋼材對應的有效名義應力幅和疲勞抗力； S5:根據所述有效名義應力幅和所述應力集中系數，計算腐蝕作用下鋼材對應的 有效熱點應力幅； S6:基于所述有效熱點應力幅、所述疲勞抗力以及所述總應力循環次數，計算所述 焊接細節對應的疲勞損傷； S7:基于所述疲勞損傷，計算所述焊接細節對應的疲勞壽命。 進一步地，所述基于所述名義應變樣本，計算單位時間內的名義等效應力幅和總 應力循環次數具體包括： S21:根據所述名義應變樣本，按照下述公式計算得到名義應力樣本S: S = E.ST (1)其中，ST為所述名義應變樣本，E為彈性模量； S22:以一天為單位，對所述名義應力樣本S進行分解，得到每天的名義應力樣本 Si； S23:采取雨流計數法對所述每天的名義應力樣本Si進行處理，得到每天的名義應 力幅SAi和對應的應力循環次數m; S24:按照下述公式計算單位時間內的名義等效應力幅SAeq，i和總應力循環次數 Ni： Ni= Ση? (3) 進一步地，按照下述公式計算所述焊接細節對應的應力集中系數：其中，SH為所述熱點應變，SN為所述名義應變。進一步地，所述計算在腐蝕作用下鋼材對應的有效名義應力幅和疲勞抗力具體包 括： S41:按照下述公式計算鋼材在腐蝕潮濕環境下的銹蝕深度： 5(t)=btr (5) 其中，δ(?)為鋼材腐蝕深度函數，t為結構服役年限，b和r為材料參數； S42:按照下述公式計算構件截面抵抗距損失率Il(t):其中，W為構件初始橫截面面積，W(t)為構件有效截面積函數，B為構件厚度； S43:建立有效應力幅SEeq, i演化公式： E ε W = E §(t) W(1.) (7) 其中，E為鋼材的彈性模量，ε和&的分別為名義應變函數和有效應變函數； S44:將公式(6)帶入公式(7)，得到： S45:根據公式(8)計算腐蝕作用下鋼材對應的有效名義應力幅SEeq, i: S46:按照下述公式計算腐蝕作用下鋼材對應的疲勞抗力C(t): 其中，α為焊接節點疲勞性能退化參數，Co為疲勞抗力系數。 進一步地，按照下述公式計算腐蝕作用下鋼材對應的有效熱點應力幅： SEHeq，i = SEeq，i · SCF (10) 其中，為腐蝕作用下鋼材對應的有效熱點應力幅，SE^i為所述有效名義應 力幅，SCF為所述應力集中系數。 進一步地，按照下述公式計算所述焊接細節對應的疲勞損傷： 其中，D(t)為所述焊接細節對應的疲勞損傷，Ni為所述總應力循環次數，SEft^i為 所述有效熱點應力幅，C( t)為所述疲勞抗力。 進一步地，按照下述公式計算所述焊接細節對應的疲勞壽命： T = D_1(D(t) = 1.0) (13)其中，T為所述焊接細節對應的疲勞壽命，D(t)為所述焊接細節對應的疲勞損傷。 參照后文的說明和附圖，詳細公開了本申請的特定實施方式，指明了本申請的原 理可以被采用的方式。應該理解，本申請的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權 利要求的精神和條款的范圍內，本申請的實施方式包括許多改變、修改和等同。 針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多 個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。 應該強調，術語"包括/包含"在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但并 不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。【附圖說明】 所包括的附圖用來提供對本申請實施例的進一步的理解，其構成了說明書的一部 分，用于例示本申請的實施方式，并與文字描述一起來闡釋本申請的原理。顯而易見地，下 面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創 造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中： 圖1為本申請實施方式提供的一種正交異性鋼橋面板疲勞壽命的方法流程圖； 圖2為本專利技術實施例中單次列車下應變數據曲線圖； 圖3為本專利技術實施例中應力幅譜圖； 圖4為本專利技術實施例中名義等效應力幅圖； 圖5為本專利技術實施例中總應力循環次數Ni圖；圖6為本專利技術實施例中腐蝕作用下的有效熱點應力幅時變曲線圖。圖7為本專利技術實施例中腐蝕作用下的疲勞抗力時變曲線圖。【具體實施方式】為了使本
的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實 施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都應當屬于本申請保護 的范圍。 請參閱圖1至圖7,本專利技術提供的，包 括： S1:在預設焊接細節處采集名義應變檢測數據并將所述名義應變檢測數據轉換為 名義應變樣本； S2:基于所述名義應變樣本，計算單位時間內的名義等效應力幅和總應力循環次 數； S3:獲取所述焊接細節的熱點應力點對應的熱點應變以及名義應力點對應的名義 應變，并基于所述熱點應變和所述名義應變計算所述焊接細節本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種正交異性鋼橋面板疲勞壽命的計算方法，其特征在于，包括：S1：在預設焊接細節處采集名義應變檢測數據并將所述名義應變檢測數據轉換為名義應變樣本；S2：基于所述名義應變樣本，計算單位時間內的名義等效應力幅和總應力循環次數；S3：獲取所述焊接細節的熱點應力點對應的熱點應變以及名義應力點對應的名義應變，并基于所述熱點應變和所述名義應變計算所述焊接細節對應的應力集中系數；S4：計算在腐蝕作用下鋼材對應的有效名義應力幅和疲勞抗力；S5：根據所述有效名義應力幅和所述應力集中系數，計算腐蝕作用下鋼材對應的有效熱點應力幅；S6：基于所述有效熱點應力幅、所述疲勞抗力以及所述總應力循環次數，計算所述焊接細節對應的疲勞損傷；S7：基于所述疲勞損傷，計算所述焊接細節對應的疲勞壽命。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋永生，丁幼亮，李愛群，
申請(專利權)人：金陵科技學院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32