[发明专利]一种超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

对试件进行疲劳试验，计算得出粘结刚度比与疲劳循环周期次数的关系曲线以及粘结滑移与疲劳循环周期次数的关系曲线；

定义疲劳刚度退化损伤变量和疲劳残余滑移损伤变量；

建立疲劳寿命预测模型；

采用周期跳跃技术，选定能够保证计算精度的跳跃的循环周期数，找到需要模拟的加载周期集合；

将加载周期集合中每次模拟疲劳循环中的疲劳刚度退化损伤变量和疲劳残余滑移损伤变量代入疲劳寿命预测模型中进行计算，获得超高性能混凝土的预测疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，其特征在于，第N次疲劳循环中的粘结刚度比κ_N的计算公式为：

式中，K_N为第N次疲劳循环中的粘结刚度，K₀为初始粘结刚度。

3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，其特征在于，考虑钢筋与混凝土在高周疲劳下的粘结损伤沿疲劳寿命的发展，将钢筋与混凝土的粘结行为划分为连续的I、II、III三个阶段；

粘结刚度κ与疲劳循环周期次数N的关系曲线采用三线性图，经拟合得到以下公式：

式中，κ_I、κ_II、κ_III分别是阶段I、II、III中的粘结刚度比，分别是阶段I、II、III中三线性图的斜率，κ₁、分别是阶段I结束时的粘结刚度比及其疲劳循环周期次数，κ₂、分别是阶段II结束时的粘结刚度比及其疲劳循环周期次数。

4.根据权利要求3所述的超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，其特征在于，粘结滑移δ与疲劳循环周期次数N的关系曲线采用三线性图，经拟合得到以下公式：

δ_I、δ_II、δ_III分别是阶段I、II、III中的粘结滑移，分别是阶段I、II、III中三线性图的斜率，δ₁、分别是阶段I结束时的粘结滑移及其疲劳循环周期次数，δ₂、分别是阶段II结束时的粘结滑移及其疲劳循环周期次数，N_f为疲劳破坏时的疲劳循环周期次数。

5.根据权利要求2所述的超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，其特征在于，第N次疲劳循环后的疲劳刚度退化损伤变量D_κ,N采用以下公式定义：

D_κ，N＝1-κ_N(0≤D_κ，N≤1) (8)。

6.根据权利要求1所述的超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，其特征在于，第N次疲劳循环后疲劳残余滑移损伤变量D_res，N采用以下公式定义：

式中，δ_res,N为第N次疲劳循环后试件的残余滑移，δ_res,f为该试件疲劳破坏时的最大残余滑移。

7.根据权利要求1所述的超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，其特征在于，根据疲劳刚度退化损伤变量与粘结刚度比的关系以及粘结刚度比与疲劳循环周期次数的关系，获得疲劳刚度退化损伤变量与疲劳循环周期次数的关系；根据疲劳残余滑移损伤变量与残余滑移的关系以及粘结滑移与疲劳循环周期次数的关系，获得疲劳残余滑移损伤变量与疲劳循环周期次数的关系；疲劳刚度退化损伤变量及疲劳残余滑移损伤变量与疲劳循环周期次数的关系即为建立的疲劳寿命预测模型。

8.根据权利要求7所述的超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，其特征在于，跳跃的循环周期数N_skip的大小定义为在允许的精度范围内将损坏状态从第N次疲劳循环外推到N+N_skip次疲劳循环可跳过的最大周期数。