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桥梁高周疲劳损伤理论与疲劳损伤在线分析方法及应用
| 论文题名： | 桥梁高周疲劳损伤理论与疲劳损伤在线分析方法及应用 |
| 关键词： | 结构健康监测;结构状态评估;焊接构件;损伤力学;桥梁损伤 |
| 摘要： | 随着科学技术和社会经济的发展，桥梁结构健康监测与安全评估已成为近年来学术界与工程界的热点研究领域。如何根据采集到的数据和信号，得到桥梁结构的工作状态，进而了解结构关键构件的疲劳损伤程度，则是桥梁结构健康监测与安全评估领域内最主要的问题之一。本文从经典损伤力学高周疲劳理论出发，提出了一种用以描述材料在应力状态改变过程中的疲劳损伤演化规律的高周疲劳损伤累积准则，并在此基础上开发了疲劳损伤的在线分析方法。本文的主要工作和成果如下： 系统地阐述了桥梁钢构件的高周疲劳损伤理论。提出了基于标量型损伤的高周疲劳损伤力学理论，建立了应力增量型的高周疲劳损伤累积准则，并提出了高周疲劳系数的概念；证明了一级常幅加载下，Miner准则即为高周疲劳损伤方程的二次简化；得到了单轴脉动循环载荷谱、单轴对称循环、单轴脉动拉伸这三种常见的常幅疲劳实验的S-N曲线方程。 通过桥梁典型焊接构件的高周疲劳实验数据确定了该种构件的高周疲劳系数。同时，通过测试焊接构件固有频率的变化，得到了部分试件的D-N曲线，进而了解了该类焊接构件在疲劳过程中疲劳损伤的累积规律。 根据润扬长江大桥健康监测系统的监测数据，分析了监测部位的应变传感器输出的应变信息特征。分别对润扬大桥北汊斜拉桥和南汊悬索桥的关键构件上布设的应变计记录的应变时程曲线规律进行分析，得到了通车运营后该桥载荷谱的主要特征；通过分析对润扬大桥斜拉桥箱粱跨中顶板上的应变计所记录的应变时程和附近的温度计所记录的温度时程的相关系数，得到了两者密切相关的结论；对润扬斜拉桥和悬索桥钢箱梁主要构件上布设的应变计监测到的数据进行应力幅计算和统计分析，获得其疲劳应力的统计特性。 建立了桥梁结构疲劳损伤的在线分析方法，并开发了相关的程序。包括：提出了实现桥梁结构疲劳损伤在线分析的策略和流程；开发了基于本文提出的桥梁结构高周疲劳损伤理论进行桥梁关键构件疲劳状态在线分析的演示程序。 |
| 作者： | 卫志勇 |
| 专业： | 防灾减灾工程与防护工程 |
| 导师： | 李兆霞 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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