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原文传递钢桥疲劳寿命预测新方法

论文题名：	钢桥疲劳寿命预测新方法
关键词：	钢桥;疲劳寿命预测;疲劳裂纹扩展方程;随机载荷谱;载荷作用;疲劳剩余寿命;三参数;新方法;理论基础;剩余寿命评估;疲劳裂纹扩展速率;模型理论;惯性效应;Ⅰ型裂纹;应力强度因子;桥梁;裂纹扩展机理;两参数;计算;积分中值定理
摘要：	随着中国经济建设的飞速发展，交通量、车辆重量和车速的大幅提高大大降低了桥梁的使用安全性，增加了桥梁失效倒塌的风险。鉴于钢桥疲劳破坏给人们的生命财产带来了巨大的损失和危害，世界各国都举倾国之力对钢桥的疲劳寿命问题及相关的理论基础展开了持久的研究。本文在考虑惯性效应的Ⅰ型裂纹两参数疲劳裂纹扩展方程的理论基础上，将钢桥受随机载荷谱块作用下的疲劳裂纹扩展问题通过傅里叶变换、积分中值定理等转化为一个等效的“三参数”等幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展方程，从而提出了一个简单实用的钢桥疲劳寿命预测新方法，利用该方法有效地解决了实际钢桥的疲劳剩余寿命问题，具有极为重要的工程应用价值。本文的研究工作主要有以下几个方面：　　 1、作为本文的理论基础，文中深入研究了考虑惯性效应的疲劳裂纹扩展力学模型及裂纹扩展机理等新概念，对Ⅰ型裂纹两参数疲劳裂纹扩展方程和速率方程表达式进行了详细的推导和论证，以及对影响疲劳裂纹扩展速率各种因素进行了分析。　　 2、对于随机载荷作用下疲劳寿命的计算，本文从随机载荷谱分解入手，将随机载荷谱块作用下的疲劳裂纹扩展问题转化为一个等效的“三参数”等幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展问题，从而提出了随机载荷下“三参数”疲劳裂纹扩展方程。并且通过国内外CCT试件试验数据验证了“三参数”疲劳裂纹扩展方程的有效性。　　 3、把本文提出的随机载荷作用下疲劳裂纹扩展预测新方法与文献[140]其它各种寿命模型理论进行了对比分析，结果表明本文提出的方法无论是计算的简便性还是与试验结果的吻合程度都优越于其它各种模型理论。　　 4、首次提出了一个简单实用的钢桥疲劳寿命预测新方法，重点分析了随机载荷作用下的疲劳裂纹扩展方程“三参数”的物理意义。详细叙述了应用该方法对钢桥进行寿命评估的三个基本前提条件和计算步骤。归纳了一些常见桥梁结构的应力强度因子及相应的裂纹扩展方程。　　 5、以广州市海珠桥为例，详细地叙述了如何利用本文提出的新方法对钢桥的剩余寿命进行评估。这对其它老龄钢桥的剩余寿命评估具有非常重要的借鉴意义。本文的研究成果还可以应用于高压容器、飞机、轮船、管道等各种工程结构的疲劳剩余寿命的评估。
作者：	谷利雄
专业：	结构工程
导师：	王荣辉
授予学位：	博士
授予学位单位：	华南理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文