基于裂纹扩展的锈蚀拉索疲劳寿命评估
Fatigue Life Assessment of Corroded Cables Based on Crack Propagation作者机构：长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 中南林业科技大学土木工程学院湖南长沙410004
出 版 物：《湖南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Hunan University:Natural Sciences)
年 卷 期：2023年第50卷第1期
页 面：90-99页
核心收录：
学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0814[工学-土木工程] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程]
基 金：国家重点基础研究发展规划(973计划)项目(2015CB057705) 国家自然科学基金资助项目(51478050,51778068)
主 题：桥梁工程 平行钢丝索 裂纹扩展 疲劳寿命 锈蚀 随机荷载 断裂力学
摘 要：将平行钢丝索视为一个多裂纹竞争的串-并联模型,通过点蚀不均匀系数确定锈蚀钢丝的初始裂纹尺寸.基于疲劳裂纹扩展速率模型各参数的概率分布,采用疲劳失效全过程Monte-Carlo模拟法计算了不同断丝率下拉索的疲劳寿命,并通过试验数据对计算结果进行了验证.结果表明:拉索断丝率随疲劳次数增加符合幂级数的增长规律,当拉索的断丝率达到10%之后,拉索的断丝率迅速增长而失去抵抗疲劳荷载的能力.纤维束模型中串联钢丝单元划分越多,拉索的疲劳寿命越短,但这种趋势会随着钢丝单元数的增加而逐渐趋于稳定.锈蚀拉索的疲劳寿命服从Weibull分布,点蚀效应缩短了钢丝裂纹萌生寿命,随锈蚀程度的增加,拉索疲劳寿命均值大幅下降,变异性减小,其抗疲劳性能快速劣化.通过雨流计数法将随机荷载历程转化为疲劳荷载谱块的重复作用,基于钢丝的腐蚀发展规律计算了不同腐蚀程度拉索的疲劳寿命,建立了随机荷载作用下拉索腐蚀程度与疲劳寿命劣化之间的关系模型.根据P-dcN曲线可对锈蚀拉索服役期的疲劳可靠性进行评估,应用时需要准确掌握拉索钢丝的缺陷或腐蚀细节信息.
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