钢筋混凝土构件正截面腐蚀疲劳验算问题研究

本文概述了钢筋混凝土受弯构件腐蚀疲劳复杂的工作状态，分析了混凝土和钢筋材料的腐蚀疲劳破坏及其产生的原因，探讨了腐蚀疲劳钢筋混凝土受弯构件正截面验算方法的基本问题。针对破坏形态、极限状态、破坏准则等方面的问题提出了基本的观点，给出了确定的方法和原则。对腐蚀和疲劳共同作用造成的材料劣化，提出了量化的方法。修正了构件的几何参数，确定了混凝土边缘最大压应力和钢筋允许疲劳幅值的计算原则，给出了腐蚀疲劳的计算模式及其相关的参数计算方法。     

腐蚀疲劳点蚀演化及腐蚀疲劳裂纹成核机制研究

作为一种不可逆的热力学过程,腐蚀疲劳的点蚀演化伴随着体系能量的耗散。文章基于热力学原理,对腐蚀疲劳点蚀演化过程中的能量问题进行探索性研究。引入双变量点蚀模型,建立点蚀演化过程中体系热力学势函数,推导了点蚀形状参数在演化过程中的变化方程,并分析了体系应变能、表面能和电化学能对点蚀演化形貌的影响机制及规律。根据裂纹成核位错机理建立了腐蚀疲劳裂纹成核临界条件的能量准则,并与应力强度因子准则进行比较,分析结果验证了能量准则的合理性。     

基于BS5400的岸边集装箱起重机疲劳分析

以岸边集装箱起重机为研究对象,基于现代疲劳分析理论,利用有限元分析软件ANSYS,参考BS5400疲劳算法,对其实际结构进行模拟,并进行疲劳分析,给出计算结果,解决了实际工程的需要。     

基于风险增强的钻井隔水管VIV疲劳评估

涡激振动(VIV)是深水钻井隔水管疲劳损伤的主要来源.合理评估VIV疲劳是进行隔水管疲劳设计的关键问题.应用基于风险增强的疲劳准则进行隔水管VIV疲劳评估.应用设计参数的最佳估计值对隔水管进行标准VIV疲劳分析,以确定隔水管的基本疲劳损伤.识别控制疲劳损伤不确定度的随机变量,并对这些变量进行标准疲劳灵敏度研究,以评价疲劳损伤不确定度.基于风险增强准则确定VIV疲劳安全因子的大小,同时考虑VIV分析模型的内在偏差,以建立对VIV疲劳的接受准则.以南海某深水区钻井隔水管设计为例进行分析.隔水管在设计寿命内的最大疲劳损伤为0.3570,在高、中、低三种安全等级下的许可疲劳损伤分别为0.1274.0.2410与0.5263,该隔水管设计仅满足低等级安全标准.     

弹性模量对深海立管涡激振动疲劳损伤的影响

K.Vikestad文章中预报出的立管疲劳寿命特别长,经过仔细校核发现作者用于计算的弹性模量与试验值不同.是否这一错误会导致疲劳寿命的重要差别,本文对这一问题做了进一步研究.本文采用了与上述文章中类似的方法来重新计算立管的涡激振动疲劳损伤.利用作者所在课题组开发的涡激振动预报程序来确定立管动力响应,并假设涡激振动引起的长期应力范围分布是Rayleigh分布,运用Palmgren-Miner线性累积损伤准则来预报海洋立管涡激振动疲劳损伤.和依据试验测量数据计算得到的疲劳损伤以及ⅤⅣANA预报的结果比较表明,本文的预报方法是合理的.研究表明上述文章中过高的疲劳寿命是由错误的弹性模量引起的.结果显示,立管的弹性模量对于涡激振动疲劳损伤是个重要的参数.弹性模量越大,疲劳寿命越低.     

基于雨流计数法及Corten-Dolan准则的轴承疲劳寿命预测

船舶轴承是船舶推进系统中的重要支撑部件,其稳定可靠的工作状态是推进轴系健康服役的重要保障。由于轴承的破坏形式主要为材料疲劳磨损引发的故障失效,故开展船舶轴承的疲劳磨损状态研究就显得尤为重要。本文针对轴承结构疲劳损伤问题,通过MATLAB软件实现雨流计数法原理的计算机语言编写,研究了四点雨流计数法对船舶轴承危险节点的动态应力分析应用,并提取出对应的循环应力载荷谱。考虑平均应力的影响,运用Gerber曲线对统计得到的循环载荷进行等寿命转化。最终利用轴承材料S-N曲线,结合Corten Dolan准则进行疲劳寿命预测计算,得出船舶轴承在相应外部循环载荷作用下的最终寿命。为轴承的设计和优化提供了理论参考依据,对船舶轴系运行管理具有重要的现实意义。     

高性能混凝土疲劳性能数值分析

文中摘取了分别掺粉煤灰高性能混凝土和掺矿渣高性能混凝土两组试件的疲劳特性试验值,与线性或非线性的疲劳方程的计算值做了对比分析。分析表明,用疲劳方程来分析疲劳特性是切实可行的,满足实际使用要求。     

海上采油平台桩腿同时存在腐蚀与疲劳损伤时的寿命预测

介绍了在海水腐蚀环境中的疲劳寿命试验,给出了试验得出的S-N曲线及da/dN-△K曲线,得出了服役海上平台的桩腿的疲劳损伤计算方法.考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤,给出了这些腐蚀损伤的计算方法.根据疲劳与蚀损伤的综合评价,给出了桩腿寿命的预测方法.     

某破冰船调距机构疲劳强度分析

本文介绍了DNVGL规范中桨叶冰载的计算方法和基于Palmgren-Miner准则的调距机构疲劳计算方法,然后将该方法应用于极地冰区PC-5级强度设计的某破冰船调距桨装置,计算了桨叶最大冰载,并将冰载施加到调距机构有限元模型上,得到了调距机构的最大主应力,由此计算出平均应力和应力幅值,按照Palmgren-Miner准则计算了该调距机构的疲劳强度。计算结果表明,调距机构的MDR值都小于1.0,满足DNVGL规范要求。     

基于T-N曲线和Miner理论的绷紧式深海系泊缆疲劳损伤研究

采用基于T-N曲线和Miner线性累积损伤准则的疲劳累积损伤法对绷紧式系泊系统中聚酯纤维缆的疲劳损伤进行研究。简单阐述了系泊系统疲劳分析的相关理论,并给出了疲劳损伤的具体计算步骤。借助于Ansys/Aqwa以及Matlab软件,以"海洋石油981"为半潜式平台模型,计算了1 500 m水深的绷紧式系泊系统中聚酯纤维缆顶端的疲劳损伤。研究结果表明:低频海况以及高幅值海况对系缆的损伤较大。     

船用柴油机曲轴疲劳分析方法研究

分别采用简化法、协同法对某船用柴油机曲轴进行疲劳分析,根据FKM标准建立疲劳分析模型,在进行曲轴疲劳计算时,均考虑应力梯度、平均应力、加工工艺、可靠性等因素的影响。计算所得曲轴疲劳安全系数和应力幅值表明,简化法计算出的最小安全系数和应力幅值略大于协同法。     

内河趸船系泊设施疲劳分析

基于Miner线性累积损伤准则,提出当只考虑内河趸船系泊设施的系缆、系锚应力变化作为引起疲劳损伤的主要因素时,对其系泊缆绳、锚链进行疲劳分析的具体实施步骤。以某内河斜坡式码头工程项目为依托,计算得到在4种随机过程情况下,各系泊缆绳、锚链在整个疲劳寿命期范围内的日均系缆、系锚应力-历时曲线。基于该应力值样本,计算各缆绳、锚链的累积疲劳损伤,并预测其疲劳寿命年限。该疲劳分析方法不仅可以为内河趸船系泊设施的安全隐患整改提供强有力的技术支撑,同时也能为内河新建码头工程项目提供技术储备。     

冰区海上风机的动力响应及疲劳分析

本文针对冰区作业的海上风机进行动力响应分析与疲劳损伤计算。采用Kaimal风速谱进行风载荷计算。采用K?rn?冰力谱进行冰载荷计算。分别进行风载荷、冰载荷与风冰联合作用3种不同工况下的海上风机动力响应分析与疲劳损伤评估。结果表明,风载荷作用下塔筒顶端位移要远大于冰载荷作用。风冰联合作用下风机在泥面处的支座反力与弯矩均大于单一载荷的作用。冰载荷作用下风机的疲劳损伤小于风载荷所造成的疲劳损伤,但风冰联合作用下风机的疲劳损伤均大于任一载荷单独作用。采用DNV方法计算得到的疲劳损伤值较接近风冰载荷联合作用计算结果,且偏于保守。     

失效途径疲劳失效概率计算的一阶方法的改进

失效途径的疲劳可靠性分析是复杂结构系统疲劳可靠性分析的基础和关键,目前常用的方法是一阶可靠性方法（FORM）,由于没有考虑失效单元极限状态超曲面之间的相关性,易引起较大的计算误差。本文从分析失效单元极限状态超曲面的相互关系入手,提出了失效途径中各失效单元极限状态函数检验点新的选择准则,对一阶可靠性方法进行了改进。算例表明,本文提出的改进方法有效地提高了失效途径疲劳失效概率的计算精度。     

基于谱分析的FPSB疲劳寿命评估和优化

FPSB是一种新型深远海大型浮式结构物,长期承受交变波浪载荷作用,易发生疲劳而使得结构失效。本文以一艘FPSB为研究对象,使用谱分析法对其疲劳寿命进行了评估。首先建立水动力模型计算波浪载荷响应算子RAO,建立整船结构模型计算船体结构响应,随后选取典型节点建立子模型以得到精确的热点应力传递函数,采用北大西洋海况和P-M海浪谱,基于S-N曲线和线性累积损伤准则对典型节点的疲劳寿命进行计算分析。根据疲劳评估结果,对易损节点进行基于疲劳性能的结构优化,以提高节点形式的合理性及结构安全可靠性。     

二维统计Miner准则与Wirsching模型

首先建立了等幅疲劳中值Sa-Sm-Nc^-曲面方程，然后建立了变幅加载下疲劳可靠性二维统计Miner准则。其次，重点分析了国外船舶与海洋工程领域广泛采用的疲劳可靠性Wirsching模型，发现其在理论上存在不自治性，并基于二维统计Miner准则建立了改进的Wirsching模型。最后，给出了一个具体应用实例。表明本文建立的二维统计Miner准则具有较好的工程实用价值。     

集装箱船等效设计波法中疲劳载荷概率系数的确定

为了在应用等效设计波方法时将船体梁载荷规范包络值、运动包络值、加速度包络值转换为疲劳评估载荷,需得到疲劳载荷概率系数这一重要参数。采用基于三维势流理论的水动力计算软件,分析多型集装箱船不同航速及超越概率的载荷长期预报值,得到用于疲劳评估的疲劳载荷概率系数的直接计算值。对直接计算值进行回归分析,拟合出各载荷的概率系数简化公式。结果表明,简化公式比较理想。     

液化气体船液舱结构的疲劳可靠性分析

本文根据结构可靠性理论的基本原理,并按照 IGC 规则的有关要求,研究了液化气体船液舱结构的疲劳可靠性问题,给出了用一阶二次矩方法计算液舱疲劳寿命可靠度的迭代流程。本文还根据“破坏前渗漏”准则,研究了裂纹穿透液舱壁出现渗漏后液舱可靠度的计算问题。此外,文中对若干影响液舱结构疲劳可靠性的重要不确定因素作了分析和讨论。     

二维疲劳裂纹扩展的有限元方法模拟研究

疲劳裂纹扩展率曲线是比S—N曲线更基本的描述金属疲劳特性的曲线。由于实验条件和经费等因素的限制，疲劳裂纹扩展的数据很难获得，因此寻找一种结合有限元方法进行疲劳实验数据模拟，然后使用计算机数学工具进行相关计算分析的方法显得比较现实和具有探索性。本文对现有的一些疲劳分析有限元软件进行了对比，最终选择在国内疲劳研究领域尚未被熟知的FRANCE2D／L软件作为工具，获得二维疲劳裂纹扩展的相关数据。     

集装箱船典型疲劳评估节点应力强度因子计算

在基于疲劳裂纹扩展理论的疲劳评估方法中需要确定疲劳热点,并准确求解热点处裂纹应力强度因子。论文将CCS在规范中规定的疲劳评估节点分为四类:1典型对接接头和T型接头焊趾处,2趾端底板,3趾端肘板,4垂直三构件相交角点。分别使用三维有限元技术求解第一类、第二类、第三类节点的应力强度因子修正系数并和BS7910公式对比。结果表明:第一类节点与BS7910公式吻合良好;第二类节点裂纹扩展在趾端范围内时应力强度因子修正系数较BS7910公式大,超过趾端范围内时,应力强度因子修正系数发生突变快速下降并逐渐趋近于1;第三类节点应力强度因子修正系数在整个范围内较BS7910公式大。第二类构件、第三类构件应力强度因子修正系数和BS7910公式误差都很大。为此,分别对第二、三类节点提出了各自的修正公式,它们和有限元计算结果吻合良好。