岸桥起重机随机风振疲劳可靠性分析

《岸桥起重机随机风振疲劳可靠性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第26卷第6期Vol

2、26No．62013年12月Dec．2O13岸桥起重机随机风振疲劳可靠性分析董兴建，李鸿光，孟光(上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240)摘要：基于时域方法研究岸桥起重机的风振疲劳可靠性问题。采用谐波叠加法给出了符合Davenport风速谱的多维脉动风速时间历程，基于Bernoulli方程得到相应的风压时间历程，并将相应的风压荷载作用于有限元模型，采用雨流计数法处理结构关键点的应力响应。基于疲劳失效的Basquin方程、Miner线性累积损伤准则和Goodman平振均应力修正方程导出疲劳累积损伤的概率模型。考虑平均风速的概率分布，提出了

3、基于概率累积损伤机制的风振眦疲劳可靠度和可靠性寿命计算方法，为岸桥起重机的风振疲劳可靠性分析作了一些有益的探索和研究。动关键词：抗风结构；疲劳；可靠性；岸桥；振动V工中图分类号：TU312．1文献标识码：A文章编号：1004—4523(2013)06—0901—07程拟、时域结构响应计算和雨流计数法等环节_】，E学引言但需要计算结构响应的均值与方差，用等效应力法艘或等效窄带法计算用于疲劳分析的等效应力和等效报岸桥起重机体型巨大，风力作用中心高，迎风面循环次数，其计算精度相对较低。时域法的主要缺积大，且常年工作于海边，风荷载对岸桥起重机的影陷在于计算量大，随着计算技术的不断进步，

4、这一问响较为严峻。如果不考虑异常气候条件，亦即假设题可以得到很好的解决；同时时域法思路清晰，能识岸桥工作在良态风环境下，那么可以认为，风荷载是别响应时程曲线的各个回转点，并记下完整的滞回长期、间断地作用在结构上的随机荷载，结构的应力环。基于上述考虑，这里采用时域法分析岸桥结构响应将在某个平均水平上随机循环，日积月累将会的风振疲劳问题。使岸桥金属结构产生累积疲劳损伤。因此结构风振疲劳损伤是众多随机因素综合作用的结果，这的高周疲劳累积损伤及疲劳可靠性分析是岸桥结构些随机因素导致的结构疲劳失效是一个随机事件，设计及使用中的一个重要问题，对此问题的研究和因而从统计学角度建立疲劳累积损伤

5、的概率模型是解决将为岸桥结构的耐久性设计和维修决策提供理比较合理的-】。另外，以往的研究中，常常在最大论依据。年平均风速下计算结构的疲劳寿命，这样势必将最针对上述问题，邓洪洲用等效应力法和等效窄恶劣的工况常态化，计算结果过于安全。据此，从带法求得应力幅和循环次数口]，从而得出桅杆结构Basquin方程和Minner准则出发，用一个统计量代疲劳寿命；汪之松提出一种适用于输电塔线结构体系的风振疲劳的时域分析方法l_2；王世村对自立式替应力循环次数、应力均值、应力幅值和材料的强度极限对疲劳寿命的影响，导出疲劳累积损伤的概率单杆塔的风振疲劳问题做了比较全面的分析]。总结这些研究成果可看

6、出，当前抗风结构风振疲劳问模型。采用雨流计数法对结构关键点的应力响应进题的分析方法可分为时域法和频域法。时域法包括行统计分析，在结构概率疲劳累积损伤计算公式中脉动风的模拟、时域结构响应计算、雨流计数法和疲考虑平均风速的Weibul1分布特征。所建立的结构劳累积损伤模型等环节I2]，计算费时，统计工作量风振疲劳可靠性分析技术包括脉动风模拟、风振响大，但是结果较为准确。频域法可省去脉动风的模应计算、概率疲劳累积损伤模型等多个模块。收稿日期：2011-12—03；修订日期：2013—07—20基金项目：863重点项目(2009AA043o01)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目

7、(N100703001)；863计划目标导向类课题(2OO9AAo4Z419)9O2振动工程学报第26卷)一z)[)+vd(z](7)风荷载及其随机模拟式中7为空气容重，g为重力加速度，()为体型系数，按《建筑结构荷载规范一GBS0009》确定，A(z)1．1风速、风压及平均风的概率分布为结构在高度处的有效受风面积。大量观测资料表明，在一次大风过程中，任意高1．2风荷载的随机模拟度z处的风速(z，)总是围绕其平均值平稳变化，可分解为平均风速(z)和脉动风速(，)两部分由式(7)可看出，对风荷载的模拟归结为计算结(，)一(z)+d(2，f)(1)构在z高度处的平均风速(z)和脉动

8、风速(z，由于平均风速的周期远大于结构物的自振周f)。(z)为一随机变量，可通过式(3)和(2)得到。期，其作用属于静力性质，一般将平均风速视作随机(z，)可由多维平稳随机过程的谐波叠加法模拟。变量。另外，由于受到地面上各种障碍物的影响，平设结构上个受风点的脉动风速构成维随机过程均风速沿高度递增，可采用Davenport提出的经验{V，，(，￡)}(一1，2，⋯，)，由式(4)和(5)可写出该公式描述平均风剖面n维随机过程的谱密度矩阵S()。按照Deodatis的建议口，随机过程{V(，￡)