基于钢结构剩余疲劳寿命评估研究

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1、江苏大学硕士学位论文钢结构剩余疲劳寿命评估研究姓名：黄大强申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：陈忠安20070401江苏大学硕士学位论文摘要我国有大量的在役钢结构，有些钢结构都出现了不同程度的疲劳裂纹，为了确保结构的安全使用，对其进行剩余疲劳寿命评估是十分必要的。目前剩余疲劳寿命评估方法主要以线弹性断裂力学为主。对于疲劳载荷较小，处于高周疲劳时构件剩余疲劳寿命评估用线弹性断裂力学方法，评估效果较好。对于疲劳载荷较大，裂纹扩展速率较快或裂纹尺寸较小的构件，剩余疲劳寿命评估需用弹塑性断裂力学方法。本文针对后者，采用弹塑性断裂力学方法对结构疲劳寿命

2、评估做一些研究。本文分析了线弹性断裂力学方法的适用范围与弹塑性断裂力学方法应用受到限制的原因。对-，_2三项解理论、裂纹尖端约束参数A2的解法做了详细论述。由于工程构件的J-R阻力曲线及弹塑性裂纹扩展速率与标准试样具有差异。目前直接对工程构件进行试验测得J-R阻力曲线及弹塑性裂纹扩展速率还存在一定的技术困难。而这两者对构件的剩余疲劳寿命评估起到至关重要的作用。为了获得较接近构件实际的J-R阻力曲线和弹塑性裂纹扩展速率，提高疲劳寿命评估结果的准确性。本文以弹塑性断裂力学为基础，将．，诅2方法应用于构件剩余疲劳寿命评估。用J．A2方法预测工程构件J-R

3、曲线和弹塑性裂纹扩展速率。在预测的基础上，结合EPRI工程方法，推导出构件剩余疲劳寿命评估计算公式，并建立含初始裂纹结构剩余疲劳寿命评估方法。同时将J_2方法与裂纹驱动力图相结合，给出构件最大承载力的估算方法。本文主要创新点在于将‘，诅2方法应用于工程构件的剩余疲劳寿命评估，建立含初始裂纹结构剩余疲劳寿命．，积分评估方法。最后，本文利用文中给出的构件剩余强度估算方法和剩余疲劳寿命评估方法，对算例工程钢管进行最大承载力估算和剩余疲劳寿命评估。关键词：．，_A2三项解，，-A2方法，约束参数A2，J-R曲线，裂纹扩展速率，剩余强度，剩余疲劳寿命江苏大学

4、硕士学位论文ABSTRACTManysteelstructureshavebeenservedinourcountry，andSomeofthemhavevmiousfatiguecracks．Forsafeserviceofthem，itisnecessarytoestimatetheirremainingfatiguelife．Today，elasticfracturemechanicsapproachisthedominantmethodofestimatingremainingfatiguelife．Atsmallfatigueloadin

5、g，theremainingfatiguelifeofsteelstructurecouldbeestimatedbyelasticfracturemechanicsapproach,andtheestimatingresultiswell．But,ifthesteelstructureisatbigfatigueloading．andithassmallercrackorfastergrowthcrackrate，theassessmentforremainingfatiguelifeofthemmustbedonebyelastic-plast

6、icfracturemechanicsapproach．Inthispaper,someresearch011assesmentforremainingfatiguelifebyelastic-plasticfracturemechanicsisdone．111eapplicationrangeofelasticfracturemechanicsandthereasonfortheconstraintapplicationofelastic-plasticfracturemechanicsareanalysisedinthispaper．，11le

7、theoryof^A2three-termSolutionandhowtoresolveconstraintparameterA2areIntroduced．TheJ-Rcarvesandelastic-plasticcrackgrowthrateofengineerstructurearedifferentfromtheseofspecimen．ItisalSodifficultforengineerstructuretogettheJ-RCurvesandelastic-plasticcrackgrowthratebytestdirectly．

8、BuLtheyaremoreimportantfortheirassessmentforremainingfatiguel