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钢桥疲劳分析


2007.02
北京 迈达斯技术有限公司
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8. 平均应力效应(Mean Stress Effect)
Su: Ultimate tensile strength
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Se: Fully reversed fatigue strength
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3. S-N 曲线
抗疲劳的特性可以用S-N曲线来代表。S-N曲线用钢材在常幅应力下的重复次 数来表示。 抗疲劳破坏的特性直接与应力幅值相关。 画出应力幅S与疲劳重复次数Nf的相关曲线叫做S-N曲线。 施加荷载是常幅荷载。
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加载循环次数
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在本案例中,考虑了汽车荷载匀速通过桥面一次的加载, 计算损伤度。用户可以根据实际要考虑的时间区段内, 模型车通过的次数,循环加载计算该时间段内的损伤度。
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汽车荷载是按照BS5400规范中的320kN、4轴标准疲劳车加载的。并且,按照BS5400规范要求, 单车道加载。加载位置,考虑到正交异性钢桥面板疲劳薄弱处多为桥面板与横隔板连接处、U型肋 与横隔板连接处等,本案例的加载位置选择跨中横隔板弯矩最大的影响线加载。
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7. Miner 法则(Miner rule)
对于疲劳破坏可以看成材料损伤的累积。 累积损伤假定每个荷载循环产生相同程度的材料损伤。Miner 法则也就是线 性累积损伤法则。
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5. 疲劳分析
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应力选项
在对于钢桥,一般选择范梅塞斯应力即可。 类型则选择了应用较多的共享点的平均值。
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9. 钢桥疲劳分析(BS5400)
疲劳构造细节
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5. 疲劳分析
变幅-〉常幅 计算损伤度 FEA将组合为一个疲劳荷载得到的 变幅应力通过雨流计数法转换为多 个等幅应力,再适用前面理论中的 Miner线性累计损伤法则,求解损 伤度。
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6. 分析结果
疲劳损伤度
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-〉损伤度同前面疲劳寿命结果,跨中横隔板, 汽车加载位置处损伤度最大,约为0.0154 %。
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Part 1: 疲劳分析理论
1. 疲劳概念 2. 评价方式 3. S-N曲线 4.疲劳寿命 Part2:钢桥疲劳分析案例 1. 分析概要
2. 分析步骤 3. 模型建立
4. 静力分析 5. 疲劳分析
5.疲劳损伤度
6.复合加载 7.Miner法则 8.平均应力效应
6. 分析结果
MIDAS IT 9.钢桥疲劳分析(BS5400)
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5. 疲劳损伤度
为评价给定应力幅的作用下,构件破坏前能够承受的加载重复次数,引出损 伤度的概念。
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If number of load cycles resisted is 10,000 for a given stress range, Fatigue damage = 0 means: 10,000 load cycles can be applied before fatigue failure. Fatigue damage = 0.9 means: 1,000 load cycles can be applied before fatigue failure.
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3. 模型建立
本例题是介绍疲劳分析的过程,省略了建模的过程。模型网格建立、边界及荷载中的恒载与线性分 析相同。此处,仅说明汽车荷载的施加。
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5. 疲劳分析
程序可以用直接输入方式或函数方式自定义S-N曲线。 直接输入方式是通过输入疲劳分析用特性值,生成FEA中自带的S-N 曲线。 可以按照下面程序推荐的S-N曲线。这里疲劳极限Se值可以输入1/2倍 抗拉强度,也可以根据情况输入用户自定义的数值。
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5. 疲劳分析
汽车荷载历程曲线 在结构贴应变片,实测应变记录后与静 力加载条件下应变结果求比值得到。 理想化汽车荷载时变函数,按节点动力 荷载施加,完成时程分析,得到应变随 时程的结果后与静力加载条件下应变结 果求比值得到。
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计算损伤度 通过应力幅得到各自幅的寿命,再通 过各自的次数得到损伤度,最后线性 累加得到总损伤度。
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6. 分析结果
疲劳寿命
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-〉可以看出跨中横隔板,汽车加载位置处寿 命最短,约为6.48e5次。
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崔杰 MIDAS IT 北京迈达斯技术有限公司
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内 容

破坏为止的加载重复次数 = 疲劳寿命
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4. 疲劳寿命
疲劳寿命是材料在破坏发生前能够承受波动应力和应变的重复次数。 疲劳寿命与波动应力、构件几何形状、试验条件相关。
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Part 2:钢桥疲劳分析案例
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1. 分析概要
钢桥的疲劳裂纹一般是由焊接缺陷、结构的几何形状引起的应力集中、结构的应力变动幅度以及重
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4. 静力分析
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5. 疲劳分析
可以通过勾选,Goodman或Gerber ,考虑前面理论中的平均应力效应 进行疲劳分析。
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9. 钢桥疲劳分析(BS5400)
疲劳设计准则
不考虑损伤度
应力幅最大值
满足上式,即疲劳寿命满足规范要求。
考虑损伤度
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