[发明专利]一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法

说明书

本申请提供一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法，所述方法包括：建立焊接细节疲劳抗力的全空间曲线模型；基于焊接细节处的焊接残余应力以及车载作用下的焊接细节结构时程应力，计算焊接细节结构的真实时程应力；利用雨流计数法对所述真实时程应力进行处理，并基于处理结果计算等效应力幅和总应力循环次数；利用建立的所述全空间曲线模型，计算与所述等效应力幅相对应的疲劳寿命；基于计算的所述疲劳寿命以及所述总应力循环次数，计算焊接钢结构的疲劳损伤。本申请实施例提供的一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法，能够准确计算出不同荷载和焊接残余应力水平下的疲劳损伤。

技术领域

本申请涉及疲劳损伤计算方法，特别涉及一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法。

背景技术

钢结构由于其高强、轻质特性而广泛应用于基础设施工程。然而，钢结构，尤其是焊接钢结构，在车辆、风和地震等往复荷载作用下容易发生疲劳裂纹甚至断裂，严重影响了钢结构的服役性能和工程结构安全。因此，开展合理准确的疲劳损伤计算对于提升焊接钢结构的工程结构性能评估水平，提高工程结构的运营维护和管理养护效率，保障工程结构的服役安全具有重要作用。

焊接钢结构的疲劳损伤计算方法主要有：1)基于线性S-N曲线模型和Miner理论的疲劳损伤计算方法：依据现有的线性S-N曲线模型计算等效应力幅得到对应的疲劳寿命(以循环次数表示)，再将总循环次数与疲劳寿命相除得到疲劳损伤，主要用于新建结构的疲劳设计；2)基于连续损伤力学的疲劳损伤计算方法：依据线弹性断裂力学计算得到裂纹扩展深度，直接将裂纹扩展深度与构件厚度相除得到疲劳损伤，主要用于在役结构的疲劳评估。然而，上述方法均为考虑到非常应力幅范围内的疲劳性能变化，难以反映疲劳损伤非线性累计的特点，对于准确评估焊接钢结构的疲劳损伤存在一定的不足。因此，对于焊接钢结构的疲劳损伤计算，有必要提出一种能够准确反映焊接区域残余应力水平和非线性损伤累计特点的疲劳损伤计算方法。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法，以准确计算出不同荷载和焊接残余应力水平下的疲劳损伤。

本申请实施例提供的一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法，包括：

S1：建立焊接细节疲劳抗力的全空间曲线模型；

S2：基于焊接细节处的焊接残余应力以及车载作用下的焊接细节结构时程应力，计算焊接细节结构的真实时程应力；

S3：利用雨流计数法对所述真实时程应力进行处理，并基于处理结果计算等效应力幅和总应力循环次数；

S4：利用建立的所述全空间曲线模型，计算与所述等效应力幅相对应的疲劳寿命；

S5：基于计算的所述疲劳寿命以及所述总应力循环次数，计算焊接钢结构的疲劳损伤。进一步地，所述建立焊接细节疲劳抗力的全空间曲线模型具体包括：

S11：建立焊接细节疲劳抗力的全空间曲线模型的基本公式：

S(N)＝a(N+B)^b+c (1)

其中，S为应力幅，N为所述应力幅对应的疲劳寿命，a、b、c和B为公式参数；

S12：利用钢材的静力拉伸试验，获取所述钢材的极限拉伸强度σ_u；

S13：将(1,σ_u)带入式(1)得：

σ_u＝aB^b+c (2)