桥梁用混凝土梁的疲劳性能探析

由于结构疲劳破坏造成的巨大危害,世界各国都对疲劳问题展开了深入的研究,研究方向包括疲劳裂纹形成和扩展的微观机理、疲劳累积损伤理论、疲劳损伤的计算、腐蚀疲劳等许多方面,并取得了一定的成果。结构的疲劳特性十分复杂,要彻底了解结构的疲劳特性非常困难,还需要做大量的相关研究工作。由于影响疲劳寿命或疲劳强度的因素众多,人们至今对疲劳问题的认识尚未得到很好的解决。文中主要探讨了桥梁用钢筋混凝土空心梁的疲劳性能。     

基于风险的海洋立管疲劳安全系数计算分析

立管疲劳安全系数的取值依据构件对于结构完整性的影响以及它的可检测和可维护性。本文引入了一种基于风险的疲劳安全系数的方法,给出了立管波致疲劳与VIV疲劳的安全系数计算流程,筛选了用于计算波致疲劳和VIV疲劳的随机变量,完成了一根SCR立管进行了安全系数的计算。结果表明,波致疲劳的安全系数结果与传统的方法较接近,但是对于VIV疲劳,基于风险的疲劳安全系数与斯托哈尔数等统计参数的取值有关。     

海上风机在三种风载荷作用下的疲劳分析方法研究（英文）

文章提出一种基于等效疲劳载荷的快速有效的结构优化设计方法,首先通过bladed模拟得到时域下的风载荷,然后通过雨流计数法则和等效损伤理论得到相应的疲劳载荷谱和等效疲劳载荷,接着以导管架式海上风机为例,利用ANSYS对其进行三维建模,选取三种典型管节点和两种非管节点,基于热点应力法计算了其在三种风疲劳载荷作用下的疲劳损伤,通过比较三种载荷作用下的疲劳损伤结果,验证了等效疲劳载荷的可靠性。接着又计算了各等效疲劳载荷分量单独作用下的海上风机焊接节点的疲劳损伤,得出各疲劳载荷分量对疲劳总损伤的贡献,可以为设计者提供更好的载荷设计依据。相比于传统的时域疲劳分析方法和疲劳载荷谱方法,等效疲劳载荷方法更加方便有效。     

海上风机在三种风载荷作用下的疲劳分析方法研究

文章提出一种基于等效疲劳载荷的快速有效的结构优化设计方法,首先通过bladed模拟得到时域下的风载荷,然后通过雨流计数法则和等效损伤理论得到相应的疲劳载荷谱和等效疲劳载荷,接着以导管架式海上风机为例,利用AN-SYS对其进行三维建模,选取三种典型管节点和两种非管节点,基于热点应力法计算了其在三种风疲劳载荷作用下的疲劳损伤,通过比较三种载荷作用下的疲劳损伤结果,验证了等效疲劳载荷的可靠性.接着又计算了各等效疲劳载荷分量单独作用下的海上风机焊接节点的疲劳损伤,得出各疲劳载荷分量对疲劳总损伤的贡献,可以为设计者提供更好的载荷设计依据.相比于传统的时域疲劳分析方法和疲劳载荷谱方法,等效疲劳载荷方法更加方便有效.     

疲劳对船员工作能力的影响

在概述船员疲劳的特征基础之上，详细分析了船员疲劳的原因以及疲劳与船员工作能力的动态变化过程，并提出了解决船员疲劳问题的措施。     

典型加筋板拉伸疲劳试件设计方法研究

文章以加筋板拉伸疲劳试件设计为例,利用有限元方法对其疲劳试件应力分布情况进行了研究,得到了疲劳试件高应力区域;对影响试件疲劳强度的过渡段面板长度、球头端口结构型式、圆弧半径以及加强方式等主要因素进行了详细研究,提出了疲劳试件设计方法;利用该方法成功地对加筋板疲劳试件进行了优化设计,实现了疲劳试验的主要考核目的,为以后类似疲劳试件设计提供了参考依据。     

典型加筋板拉伸疲劳试验方法

加筋板是船体结构的主要组成部分,针对船用加筋板试件在疲劳试验过程中连接段先于考核段破坏的技术问题,文章开展了加筋板拉伸疲劳试验技术研究,提出了加筋板拉伸疲劳试件设计方法。在此基础上,依据疲劳累积损伤理论,结合声发射动态裂纹检测技术,建立了基于声发射技术的疲劳累积损伤试验方法。通过加筋板拉伸疲劳试验验证了该方法的可行性和适用性,实现了疲劳试验的考核目标,可为以后类似结构疲劳试验提供方法参考。     

典型加筋板拉伸疲劳试验方法（英文）

加筋板是船体结构的主要组成部分,针对船用加筋板试件在疲劳试验过程中连接段先于考核段破坏的技术问题,文章开展了加筋板拉伸疲劳试验技术研究,提出了加筋板拉伸疲劳试件设计方法。在此基础上,依据疲劳累积损伤理论,结合声发射动态裂纹检测技术,建立了基于声发射技术的疲劳累积损伤试验方法。通过加筋板拉伸疲劳试验验证了该方法的可行性和适用性,实现了疲劳试验的考核目标,可为以后类似结构疲劳试验提供方法参考。     

基于工程简化的Topside管廊结构疲劳寿命分析

对“船形”海洋工程结构的疲劳评估方法进行了详细讨论,并结合有限元法,采用工程简化实用的疲劳评估方法,对某海洋工程Topside管廊结构的疲劳损伤和疲劳寿命进行计算分析,验证了该结构抗疲劳设计的合理性。此疲劳分析过程简单方便,可为类似工程结构的疲劳寿命分析提供参考。     

基于统一的疲劳寿命预报方法（UFLP）的深潜器载人舱疲劳可靠性分析

疲劳是承受循环载荷的金属结构最重要的失效机制,现已有多种金属疲劳寿命预报方法。实际的设计、制造、加工和操作等工序环节中总是存在不确定性,这些不确定性的影响将在结构的疲劳寿命中富集,为此发展了疲劳可靠性分析。该文讨论了将疲劳可靠性分析方法和统一的疲劳寿命预报方法（UFLP）相结合的可行性,为海洋结构物的安全使用提供参考。文中的极限状态方程是基于统一的疲劳寿命预报方法（UFLP）得到的,并讨论了其中各参数对疲劳寿命的影响;针对一组TC4-ELI的疲劳裂纹扩展数据,分别采用Monte-Carlo法和JC法开展了疲劳可靠性分析,两种分析方法得到的结果彼此符合得较好。     

海洋结构物用钛合金Ti-6AL-4V保载—疲劳试验研究

研究表明室温下疲劳峰值的保载对钛合金材料裂纹扩展速率具有明显影响,为此文章开展了室温疲劳峰值保载对潜水器用钛合金Ti-6Al-4V疲劳裂纹扩展影响的试验研究,并基于保载—疲劳裂纹扩展速率预报模型对该材料的保载—疲劳裂纹扩展速率进行了预报研究,从而验证该模型的适用性和可靠性。研究结果表明:疲劳载荷应力峰值处引入保载时间明显加速了钛合金Ti-6Al-4V疲劳裂纹扩展速率;随着应力强度因子范围的增加,保载—疲劳裂纹扩展速率与疲劳裂纹扩展速率之间的差异增加,即高应力强度因子范围下保载对裂纹扩展速率的影响加大;基于课题组提出的保载—疲劳裂纹扩展行为预报模型,对钛合金Ti-6Al-4V保载—疲劳裂纹扩展速率进行了预报,预报结果与试验结果吻合较好,从而验证了该模型的可靠性。     

基于裂纹扩展的海洋平台疲劳可靠性分析

文章基于裂纹疲劳基本理论,针对在役导管架平台出现初始裂纹状态下结构承载力进行分析,考虑结构损伤与腐蚀等因素,建立了典型导管架平台整体结构模型和局部子模型,分析了在该工况下平台整体结构的疲劳强度,并确定了平台结构的疲劳关键部位。采用几何应力外插法计算了热点应力,基于疲劳裂纹扩展的疲劳分析方法,计算了疲劳关键节点的疲劳寿命与疲劳可靠度。该方法能够为海洋平台结构的维护和保养提供一定参考。     

非粘接内波纹柔性管道多轴疲劳分析研究

针对无码头浮式传输系统中的非粘接内波纹柔性管道结构多轴疲劳问题，构建了随机载荷作用下的多轴疲劳分析方法，将管道水动力载荷与应力张量计算结果匹配叠加获得应力变化时程，基于临界平面法计算多轴疲劳寿命。以无码头浮式传输系统在某海域的应用为例，对比讨论了多轴与传统单轴疲劳分析方法，揭示多轴疲劳分析方法在解决非粘接内波纹柔性管道疲劳问题中的机理和优势。相比于传统单轴疲劳分析中不同载荷形式下的最大应力值叠加的基本假设，论文构建的多轴疲劳分析方法采用遍历疲劳热点区域所有单元节点的方式对其应力张量进行组合叠加，提高了最小疲劳寿命值及其环向位置计算的准确性，可为解决复杂海洋管道结构的多轴疲劳问题提供参考。     

船用复合材料层合板螺栓孔处疲劳寿命实验研究

复合材料层合板结构由于其优异的力学性能在舰船上得到广泛使用。此种结构一般采用螺栓连接,其连接处的疲劳特性往往决定了结构的使用寿命。针对舰船桅杆上的复合材料雷达罩,阐述如何将结构疲劳实验简化为部件疲劳实验的具体方法和过程。设计了试验件和相应的夹具,开展了复合材料层合板螺栓连接结构的部件疲劳实验。分析表明:弹簧垫圈的预紧作用可延长复合材料层合板螺栓孔处的疲劳寿命;可采用结构静强度覆盖结构疲劳并辅以部件疲劳实验的方法来评估复合材料层合板结构的疲劳性能。     

电机轴结构优化设计

对Y系列三相异步电机的电机轴疲劳断裂原因进行了分析,选用了两种材料两种热处理方案估算电机轴的疲劳应力,并用ANSYS软件模拟疲劳应力,从而对电机轴的结构进行了优化设计,提高了电机轴的疲劳寿命.     

基于损伤力学-有限元法的大跨度钢桥梁构件疲劳损伤累积分析

采用损伤力学-有限元全耦合方法分析桥梁焊接构件内的疲劳损伤累积过程,具有明确的物理意义.首先介绍了耦合疲劳损伤分析的基本方法,建立了全耦合疲劳损伤分析的有限元方法过程,并将分析方法和过程嵌入大型通用有限元软件ABAQUS的用户接口里,便于对实际工程结构疲劳损伤累积过程进行分析.采用全耦合疲劳损伤分析方法,对青马大桥关键焊接构件进行疲劳损伤累积分析,结果表明:关键焊接构件疲劳损伤的累积过程具有局部性;疲劳损伤场与应力场之间存在着相互作用;广泛采用的线性米勒准则用于疲劳寿命评估是偏于安全的.这种偏于安全的误差,用于结构的疲劳设计是合适的,但对于在役结构疲劳损伤累积的准确砰估却是不利的.该方法为桥梁结构基于有限元热点应力分析和损伤力学理论进行局部疲劳损伤累积的准确评估提供了可行的方法和理论基础.     

大型船舶结构的疲劳强度校核方法

传统的船舶结构疲劳强度校核一般只考虑高周疲劳而忽略了低周疲劳。随着船舶结构向大型化发展以及最近海损事故的发生,低周疲劳问题引起了船舶行业的广泛关注。Urm等人于2004年对装卸载引起的油轮船体结构的低周疲劳问题进行了研究,并给出了计算方法,但具体的计算结果没有给出,许多问题没有解决,因此有必要对船舶结构低周疲劳的原因及校核方法进行深入的研究。针对这一问题,首先分析了引起船舶结构低周疲劳的原因;其次,对现有的S-N曲线外推得到低寿命区S-N曲线的可行性进行了分析,并将外推得到的低寿命区段曲线和经过试验验证的低周疲劳寿命曲线进行了比较;最后分析了波浪载荷等引起的小幅疲劳载荷以及满载和压载引起的大幅疲劳载荷导致的疲劳损伤的相互作用,从而提出了一种非线性累积计算模型。     

基于CSR和HCSR的油船疲劳动载荷对比分析

疲劳动载荷是疲劳寿命评估中寿命计算的关键因素。本文对HCSR和CSR中油船疲劳动载荷的计算要求进行了对比分析研究,并以2.7万吨、4.8万吨、6.5万吨、7.5万吨、11.5万吨、15.9万吨、30.0万吨、30.8万吨和32.0万吨油船为例,计算对比了两部规范下该10条油船中间货舱区域的疲劳动载荷包络值,发现HCSR相对于CSR放宽了对疲劳动载荷的要求。最后从疲劳动载荷方面,为符合HCSR要求的油船结构疲劳设计提出了参考建议。     

金属基复合材料热机械疲劳寿命影响参数研究

基于细观损伤机理,通过对金属基复合材料在热/机械循环载荷下疲劳破坏的数值模拟,研究了六种参数对疲劳寿命的影响.结果表明:(1)疲劳寿命随着试样尺寸的增大而缩短,但达到临界尺寸,即纤维规模超过25根或者长度超过30倍纤维直径后,疲劳寿命将不受尺寸变化的影响;(2)纤维体积含量影响了材料抗疲劳破坏的能力,疲劳寿命随着纤维体积百分含量的提高而延长;(3)疲劳寿命依赖于纤维强度Weibull分布中形状参数的变化,疲劳寿命随着形状参数的增大而延长;(4)疲劳寿命随着疲劳延性系数的增大而延长,但随着疲劳延性指数绝对值的增大而缩短.     

船舶结构疲劳控制设计数据库的研究

如何在设计阶段就能够预测结构的疲劳寿命一直以来是个工程上的难题。因此,科学地预测结构疲劳寿命具有较大的现实意义。针对该问题,本文基于工程热力学基本理论、结构焊接数值算法、结构可靠性、结构疲劳寿命等理论建立了结构疲劳寿命评估计算模型。以为基础,借助有限元法对结构疲劳寿命进行计算,并建立了船舶结构疲劳设计数据库。该数据库能够对结构疲劳寿命进行有效地预测,具有一定的工程应用价值。