[发明专利]基于概率累积损伤的岸桥结构风振疲劳可靠度预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岸桥结构的风振疲劳可靠度预报方法，具体是一种基于概率累积损伤的岸桥结构风振疲劳可靠度预报方法。

背景技术

岸桥起重机常年工作于海边，风力作用中心高，迎风面积大，风荷载长期、间断的作用导致岸桥金属结构产生疲劳累积损伤。岸桥结构的风振疲劳可靠度预报方法是岸桥结构设计及使用维护中的一个重要问题，其设计难点在于缺乏材料的疲劳性能试验数据和疲劳累积损伤的概率模型，而难以预报岸桥结构风荷载作用下的疲劳可靠度。

为解决上述问题，欧进萍等人在《振动工程学报》1993，6(2)：164-168上发表了“结构风振的概率疲劳累积损伤”。该文用随机振动分析方法计算在频域内高架水塔单自由度模型的应力响应统计量，是一种基于疲劳寿命的统计分布规律建立高架水塔在一定服役期限内的可靠度计算方法。然而，这种计算方法只适合于简单抗风结构疲劳可靠度的预报，且预报精度低。另外，该方法所依据疲劳寿命的统计分布规律不能够直接描述疲劳累积损伤的概率特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于概率累积损伤的岸桥结构风振疲劳可靠度预报方法，能够采用有限元方法在时域内计算复杂岸桥结构疲劳计算点的应力响应时程，能大幅提高计算精度，并基于概率累积损伤理论预报结构在某一服役期限内的疲劳可靠度。

为达到上述目的，本发明提供一种基于概率累积损伤的岸桥结构风振疲劳可靠度预报方法，包括以下步骤：

第一步，采用谐波叠加法模拟岸桥结构所受的符合Davenport功率谱特征的风荷载时域波形；

第二步，将风荷载作用于岸桥结构的有限元模型，计算出岸桥结构疲劳计算点的应力响应时程；

第三步，采用雨流计数法处理应力响应时程，从而得到变幅应力谱的疲劳统计特征；

第四步，通过概率累积损伤模型，采用概率论方法预报岸桥结构在某一服役期限内的风振疲劳可靠度。

依照本发明较佳实施例所述的基于概率累积损伤的岸桥结构风振疲劳可靠度预报方法，其第一步风荷载时域波形模拟进一步包括以下步骤：

首先，按照随机振动理论建立符合Davenport功率谱特征的岸桥结构各风荷载作用点的风速功率谱密度矩阵S(ω)，然后根据下式的波形叠加法计算脉动风速的时域波形：

vj(t)=2ΔωΣm=1jΣl=1N|Hjm(ωml)|cos(ωmlt+φml)j=1,2···n]]>

其中，n为风荷载的作用点数目，v_j(t)为第j个风荷载作用点的脉动风速，N为一充分大的正整数，φ_ml为均匀分布于区间[0，2π)的随机相位，Δω定义为ω_u和ω_d分别为感兴趣频带的上限和下限，ω_ml为双索引频率，H_jm(ω)为S(ω)的Cholesky分解矩阵H(ω)中的元素。