一、应用断裂力学估计结构寿命的一个新方法（论文文献综述）
曾云[1]（2020）在《基于改进应力场强法的超高压泵头体疲劳寿命预估方法研究》文中进行了进一步梳理随着页岩油气、致密油气、煤层气等非常规油气田开采难度逐渐日益增大,在勘探过程中面临着诸多的难题挑战,压裂泵作为油气田开采设备中的“心脏”是重要支撑硬件。然而随着开采环境和工况种类逐渐复杂,水力压裂装备的发展趋势是超高压、大排量。在油气井组的大型水力压裂施工中,泵头体容易疲劳开裂导致失效,影响压裂作业效果,对设备和人员造成安全威胁。疲劳断裂破坏是超高压泵头体的主要失效原因之一,是结构强度、疲劳与断裂研究的前沿、热点和难点,至今尚未有效解决。鉴于工作环境复杂,现有的泵头体疲劳寿命预估方法难以与实际工况紧密结合。此外,根据现场失效数据和台架试验统计,同种型号的泵头体疲劳寿命具有较强的分散性。因此,迫切的需要建立可靠的泵头体疲劳寿命预测数学模型。总体上看,目前压裂泵头体疲劳寿命低下及其预估方法研究体系还不完善,亟需分析压裂泵头体复杂内腔疲劳开裂的失效机理,建立压裂泵头体疲劳寿命预估模型,在此基础上才能为泵头体疲劳寿命提高或结构改进进行后续的研究工作。本文以压裂泵头体内腔结构模型为研究对象,围绕“新改进应力场强法、P-S-N曲线拟合新方法、新型疲劳损伤累积模型”三个方面,展开基础性试验、理论分析、数值模拟三种方式的研究,获得各种因素对泵头体疲劳寿命的影响规律和建立系统的疲劳寿命预估体系,从而为油气田工程应用中泵头体疲劳寿命提高和结构改进提供有效方法。本文的主要研究内容和成果如下:（1）首先基于国标GB/T 3075-1982和GB/T 3075-2008进行了三种泵头体材料的试样设计及力学性能测试和疲劳性能测试,并基于GB/T 24176-2009对测试的试验数据进行了统计和分析,拟合得到了三种泵头体材料的S-N曲线。在此基础上,进一步研究缩小成本、节省时间的疲劳性能测试方法,基于“概率分位点一致性原理”提出了一种新的K值（搜索待定系数）搜索方法和标准差确定方法,结合matlab编制了K值搜索的插件程序,最后建立了一种小样本数据拟合P-S-N曲线的方法,将该方法和成组法拟合的P-S-N曲线进行对比和验证,结果表明新方法误差在可接受范围,是一种节省人力物力可靠性高的小样本测试方法。（2）基于传统名义应力法各影响因素,首先对缺口效应进行了研究,针对理论应力集中系数和疲劳缺口系数的理论计算公式进行了分析,初步得到了峰值应力不是疲劳失效的唯一因素且疲劳失效与内层晶粒尺寸相关;其次针对应力梯度效应进行了研究,针对几种典型缺口件的相对应力梯度计算公式进行了总结和验证;对表面加工系数的影响进行了分析,设计并加工了疲劳试样并进行了激光冲击强化,试验结果表明零件的表面粗糙度是影响疲劳寿命的关键因素,也验证了疲劳裂纹的萌生机制和初步判断疲劳失效机理;对尺寸效应的计算公式进行了总结,并综合修正了传统名义应力法各类因素的影响系数得到了综合修正系数,将名义应力法应用到超高压泵头体疲劳寿命预估,结果表明预估寿命与实际寿命的误差在3倍分散带以内,验证了名义应力法在考虑疲劳失效机制仅仅只是认为峰值应力的作用是不够的,各类因素的分析也为应力场强法可能更适合泵头体的高周疲劳寿命预估奠定基础;（3）基于Neuber、Lazzarin和Filippi的缺口应力场方程,对已被本领域学者广泛认可的应力场方程（Glinka、Kujawski、Shin、Xu、Chen、Pan、Creager和Paris）进行了推导和总结,设计并建立了四种缺口张角γ=60°、45°、30°、0°,六种缺口半径（即ρ=0.015、0.03、0.05、0.1、0.15和0.25毫米）组合的24种三维有限元模型,运用数值分析方法计算了缺口根部角平分线处的最大应力分布规律,并将数值模拟结果与上述学者所提出的方程进行了对比,总结了各类方程在不同缺口形式下的优势和劣势。（4）根据传统应力场强法的原理,设计并建立了了六种不同几何尺寸（六种试件由不同尖锐程度的中心椭圆孔组成,其中ρ是缺口尖端半径,l是板长的一半,板长与缺口半径的比值分为六种l/ρ=100,80,50,40,20,10）有限平板的三维有限元模型,对六种不同尺寸的模型进行了线弹性应力分析、弹塑性应力分析,结合数值计算结果分析并总结了传统应力场强法的不足。在此基础上提出了“无边界损伤区域”和“无形边界”的概念;对传统应力场强法计算模型中的权重函数数学模型进行了修正,引入了几何方程和晶粒尺寸系数等因素建立了一种新的权函数数学模型;综合考虑应力分布函数、权函数、场径、无形边界建立了改进的应力场强法数学模型。新应力场强法的疲劳寿命的求解方法上比原应力场强法优化很多,最后进行了多组应力级别下双孔（圆孔和椭圆孔）平板疲劳试验,试验结果表明新模型在疲劳寿命预估的精确度上要优于原模型。（5）基于材料记忆性能退化的动态行为,定义了动态剩余S-N曲线,结合Ebbinghaus曲线的数学模型,将原本由指数函数定义的记忆函数数学模型改进为幂函数,提出了一种新的线性疲劳累积损伤模型。并将新模型与四种模型（Miner法则、Corten模型、Kwofie模型、彭兆春提出的新型累积损伤模型）进行了对比,两种材料30Ni Cr Mo V12和30Cr Mn Si A的两级加载试验数据进行验证,结果表明新模型具有更高的精确度。新模型在高-低加载两级工况下泵头体（SJB-03型泵头体）的剩余疲劳寿命评估的可靠性也得到了验证。
路华丽[2]（2019）在《基于GPS-RTK技术和车桥耦合振动分析的桥梁结构动力性能研究》文中提出桥梁结构是国家市政基础设施建设中的重要组成部分,目前,我国桥梁结构的数目和规模均居世界前列。桥梁结构在运营期间受到周围环境、车辆荷载、自身材料老化等多种复杂因素的影响会产生过大的动态变形,甚至出现损伤,影响桥梁结构自身的动力特性。为了分析桥梁结构在不同因素影响下的动力特性,本文主要开展两个方面的研究:在环境激励下实际桥梁结构的动态变形监测方法研究及动力特性分析和在移动车辆荷载作用下连续梁桥结构的动力响应规律研究及动力特性分析,论文的主要研究内容及取得的成果包括以下几个方面:（1）研究了GPS-RTK测量定位技术在桥梁结构动态变形监测中的应用,为改进其测量效果,提出了一种基于自相关函数的EMD滤波和切比雪夫滤波相结合的混合型滤波器,称为AFEC混合滤波器。并将其应用于天津市海河富民桥的现场变形监测数据处理中,结果表明,可有效提取桥梁结构的低频动态位移序列,验证了AFEC混合滤波方法削弱GPS-RTK测量数据中的多路径误差和随机噪声的有效性和准确性。（2）研究了环境激励下连续梁桥结构的动力特性分析,采用扩展的ARMA＿RDT模态参数时域识别方法对其进行动力特性求解。首先采用扩展随机减量法（RDT）从测试振动响应信号数据中提取自由振动信号数据,然后将其作为ARMA模型时序法的输入数据进行参数识别,并结合加速度计信号频谱分析可准确识别出结构的前5阶模态频率,验证了扩展的ARMA＿RDT模态参数时域识别方法在实际工程应用中的适用性和有效性。（3）基于目前已存在的桥梁结构损伤模拟方法,提出了一种新的钢筋混凝土桥梁结构损伤模拟方法。将桥梁结构的损伤工况考虑进车桥耦合振动响应影响因素中,编制基于Matlab和Ansys的车桥耦合振动数值模拟程序对移动车辆荷载作用下的无损或者损伤连续梁桥的动态响应进行数值分析,通过数值分析结果与车桥耦合振动室内模型试验测试结果进行对比,吻合度较高,验证了提出的损伤模拟方法的准确性。（4）为研究移动车辆荷载作用下桥梁结构的动力特性,提出了一种M-HHT时频分析方法,以对传统HHT方法存在的多种缺陷进行改进。并将M-HHT方法应用于人工合成信号的时频分析和车桥耦合振动响应的动力特性分析中,可以准确的提取出分析信号的固有频率,验证了M-HHT时频分析方法具有很强的适用性及准确性。（5）研究了移动车辆荷载作用下的无损及损伤连续梁桥的振动响应规律。通过开展车桥耦合振动室内模型试验,构造不同级别的桥梁结构损伤工况,对测试的动态响应进行分析,深入揭示了车辆行驶速度、车辆重量、路面不平顺等级和桥梁结构损伤程度等影响因素对连续梁桥动态响应的影响规律。结果表明,车辆行驶速度和路面粗糙度对移动车辆荷载作用下连续梁桥动态响应影响较大。
周杰[3]（2019）在《航空发动机涡轮叶片疲劳寿命及可靠性分析》文中进行了进一步梳理航空发动机是多学科交叉、多组件耦合的复杂系统,既要保证能在高温、高压、高速的条件下安全工作,又要满足推力大、寿命长、可靠性高等要求。涡轮叶片是航空发动机涡轮转子系统的重要组成部分,主要为航空发动机传送功率。航空发动机在服役时需要不断地起动、加速、减速、制动和停车,从而致使涡轮叶片承受复杂的循环载荷。由于涡轮叶片形状不规则,在循环载荷下多处部位存在应力集中,其中叶片与轮盘连接部位是发生疲劳失效的重点区域。叶片的疲劳失效具有较强的隐蔽性和突发性,发生失效时往往毫无征兆,一个出乎意料的叶片故障可能会导致机毁人亡的航空灾难。涡轮叶片在工作中存在大量不确定性因素影响,其疲劳寿命呈现出较大的分散性,对涡轮叶片进行疲劳可靠性建模比较困难。因此,建立精确的涡轮叶片疲劳寿命预测及可靠性分析模型,对于保证航空发动机的可靠性具有重大意义。目前,对于航空发动机涡轮叶片的疲劳寿命预测及可靠性分析研究,国内已经建立一些理论方法和取得一些研究成果,但仍存在诸多科学难题亟待解决。针对涡轮叶片在建模分析过程中的平均应力效应、裂纹失效模式的判别、载荷交互作用和加载次序的影响、不确定性的量化等问题,本文对某型号航空发动机涡轮叶片开展了相关研究。本文的主要研究内容和取得的成果包括:（1）建立考虑平均应力效应及其敏感度的等效应变模型航空发动机在服役时,涡轮叶片承受交变载荷,载荷幅值和平均应力随着工况的不同而不断变化,大多数考虑平均应力效应的疲劳模型是基于单调拉伸试验数据建立的,利用材料常数对平均应力进行修正。而Walker平均应力修正模型不仅能反映平均应力效应,也能反映不同材料的平均应力敏感度。基于此,本文建立考虑平均应力效应及其敏感度的等效应变模型,采用有限元软件对低压涡轮叶片进行数值仿真,得到涡轮叶片危险部位的应力应变响应,并将等效应变模型应用于涡轮叶片的疲劳寿命预测。（2）建立考虑拉伸行为和剪切行为交互作用的能量-临界面模型根据涡轮叶片疲劳失效机理,当发生疲劳断裂时,存在两种裂纹失效模式,即剪切失效和拉伸失效。而大多数常用多轴疲劳模型是基于剪切失效建立的,若将其应用于拉伸失效时的疲劳寿命预测,预测结果则会出现较大的误差。实际上,当涡轮叶片发生剪切失效时,其内部的拉伸行为会对剪切失效造成影响,反之亦然。基于此,本文建立考虑拉伸行为和剪切行为交互作用的能量-临界面模型,并将此模型应用于高压涡轮叶片的疲劳寿命预测。（3）建立考虑载荷交互作用和加载次序的非线性疲劳累积损伤模型通过分析载荷交互作用和加载次序对疲劳损伤的影响发现,低高加载会强化材料性能,载荷变化时残余应力是有益的,载荷的交互作用会延缓损伤过程,进而延长疲劳寿命;但对于高低加载,载荷变化时残余应力是有害的,载荷的交互作用会加速损伤过程,进而缩短疲劳寿命。基于此,本文将损伤的累积过程看作材料记忆的退化过程,考虑载荷交互作用和加载次序的影响,建立基于材料记忆退化的非线性疲劳累积损伤模型,并该模型应用于低压涡轮叶片疲劳损伤的评估和寿命预测。（4）建立考虑不确定性影响的涡轮叶片疲劳可靠性分析方法涡轮叶片在工作中往往存在大量的影响其疲劳性能的不确定性因素,采用确定性方法预测涡轮叶片的疲劳寿命忽略了不确定性的影响,而采用概率方法可提供令人满意的预测结果。为描述不确定性对涡轮叶片疲劳寿命的影响,本文采用贝叶斯理论、拉丁超立方采样和有限元分析等方法对材料参数、模型参数和载荷参数等疲劳参数的不确定性进行建模分析;然后,采用一对一概率密度转化法,将疲劳寿命的不确定性和累积损伤的不确定性联系起来;最后,对涡轮叶片分别进行基于疲劳损伤和基于疲劳寿命的可靠性建模。
宋大双[4]（2019）在《混凝土梁多裂缝数值模拟研究》文中研究指明随着经济的不断发展,混凝土这种经济耐用的材料越来越多的被使用,但是由于混凝土的自身材料属性的原因,在实际工程中的混凝土结构往往都是带缝工作的。裂缝也成为了混凝土结构的一个重要的安全隐患,所以国内外学者对混凝土裂缝问题进行了大量研究。随着断裂力学在混凝土断裂方面的应用,人们开始尝试利用有限元方法对混凝土的断裂问题进行研究,截止目前,已经取得了较多令人满意的成果,但是人们大多只研究单一混凝土裂缝,然而在实际的工程应用中,大多数的混凝土结构本身都带有多条裂缝,但目前人们对多裂缝的研究还比较匮乏,其主要原因在于多裂缝问题要比单一裂缝问题复杂的多,裂缝的扩展形式随机性较大,另外混凝土多裂缝结构的试验难度较大。于是本文针对混凝土多裂缝问题,通过利用数值模拟对其进行研究,主要工作如下:（1）在多裂缝方程的基础上,基于最小荷载准则对多条裂缝的真实“扩展”或“闭合”进行了分析;基于虚拟裂缝模型,通过对裂缝的双节点模型、裂缝扩展路径偏移进行研究。确定了本文的多裂缝数值模型。（2）本文进行了两组四裂缝混凝土梁的四点弯曲试验,通过改变混凝土试件上的主裂缝（即:开口长度最长的裂缝）的位置,得到了试件的不同的破坏形态及破坏荷载。同时还进行了混凝土抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验、轴心抗压试验、弹性模量以及楔入劈拉试验,为后续的数值模拟奠定了基础。（3）本文利用Fortran有限元程序对混凝土梁多裂缝模型进行了数值模拟,得到了多裂缝梁的破坏形式、破坏荷载及多裂缝的开裂顺序等。通过改变数值模型的网格精度进行分析,得出当网格精度满足计算要求时,多裂缝数值模型对网格精度的敏感性不强;通过建立不同的裂缝模型,基于多裂缝相互作用系数,对多裂缝之间的相互作用关系进行了分析。并将数值模拟结果与试验结果进行分析和对比,得到混凝土梁的破坏荷载基本一致,破坏形式和裂缝扩展路径大体吻合,验证了本文的数值模拟的准确性。
赵悦[5]（2018）在《海上风电筒型基础结构动力疲劳损伤与减振研究》文中提出我国作为陆地大国,同时也是海洋大国,具有广泛的海洋战略利益。深层次经略海洋、建设海洋强国和发展海洋新能源是新时代的必然且迫切要求。海上风电资源具有稳定性好、占地少、靠近东部沿海地区等优点。它不仅可以充分利用海洋资源,还可以加快我国发展绿色能源的步伐。筒型基础结构具有性能优越、可靠性高、工期短等特点,为海上风电高效、低成本、规模化建造提供了一个崭新的思路。目前,如何反映海上风电筒型基础结构动态特性与长期性能变化,如何准确预测复杂海洋循环荷载作用下结构疲劳寿命与如何有效减振极端情况海上风电结构振动,这些问题是工程难点和技术要点。因此,本文通过原型观测、室内试验、理论推导和数值模拟等方面针对以上关键问题开展研究,取得相应研究成果如下:（1）基于原型观测资料,分析海上风电筒型基础结构在不同运行状态下的振动特性及筒型基础-土体相互作用等效研究。首先统计响水风电场海上风电结构振动测试数据,统计了不同工况下海上风电结构振动特性;然后基于原型观测数据,创新地提出一种基于粒子群优化算法（PSO）的MATLAB和ABAQUS联合仿真方法,针筒型基础复杂层状地基参数进行优化反演研究,得出复杂层状地基弹性模量与压缩模量转换系数在[5.6,6.0]区间内;最后基于大量有限元仿真,采用类比和回归分析方法建立了筒型基础地基等效刚度经验公式。（2）基于室内筒型基础模型试验,开展了筒型基础长期循环作用行为变化研究。试验在室内1g条件下进行,筒型基础模型置于饱和砂土中受到循环荷载作用,探究了不同荷载条件对筒型基础结构长期行为变化,建立神经网络回归分析方法进行影响因素分析,随着循环荷载作用筒内土体密实,自振频率增加约20%40%;然后,采用蒙特卡洛法建立土体刚度随机分布场,探究筒型基础模型长期循环荷载下地基刚度退化的影响。（3）开展海上风电筒型基础结构振动疲劳与疲劳裂纹扩展研究。首先统计资料构建风浪联合概率分布;然后,详细分析风机、塔筒空气动力荷载和基础结构水动力荷载,构建海上风电结构耦合动力分析体系;之后,基于时频域计算方法对三种筒型基础结构局部位置进行疲劳损伤分析和寿命分析。构建FAST与ABAQUS联合模拟方法,根据统计热点应力分布情况预测连接处疲劳裂纹情况。（4）基于理论推导与数值模拟方法,开展海上风电筒型基础结构被动减振控制研究。总结了被动控制阻尼器,如传统调谐质量阻尼器（TMD）、多调谐质量阻尼器（MTMD）和新型电涡流阻尼器（ECD）减振控制原理;基于随机过程求解方法-路径积分法和改进蒙特卡洛法,分析了等效海上风电筒型基础结构-TMD随机动力响应;基于室内模型试验,验证了ECD阻尼影响因素与减振效果;最后,通过构建响水海上风电筒型基础有限元模型,探究了被动阻尼器在海上风电筒型基础结构极端工况的减振效果,减振幅度达13.4%38.8%,同时提升抗疲劳性能达36%51%。
郭小宁[6]（2017）在《海上平台起重机疲劳寿命评估方法研究》文中研究表明海上平台起重机是海洋石油勘探生产中最重要的生产设备和安全设备之一,通常安装在钻井和生产作业平台上,供海上平台内或平台与船舶之间吊运货物或人员。作为特种设备,海上平台起重机对海上生产有重大影响,一旦关键部位发生失效就会造成较大的人身伤亡或财产损失。疲劳失效则是海上平台起重机最主要的失效方式之一,这是起重机结构长期承受交变载荷所造成的。论文正是以此为出发点,详细研究了焊接结构的疲劳损伤机理、损伤形式及其影响因素,针对海上平台起重机特殊的工作环境、使用状态总结出其结构疲劳的分布规律,综合分析了IIW、DNV、API三个标准对于疲劳分析方法的推荐方法,并参考多个相关标准推荐的方法,以我校与中国船级社实业公司天津分公司的合作项目——《海洋石油起重机（旋转起重机）结构评估技术研发》为依托,选用该公司某台在役起重机进行疲劳评估,应用名义应力法和热点应力法得出了分析结果,并对比两种方法的分析过程,为海上平台起重机疲劳分析方法的选用提供了指导性的建议。论文主要完成的成果如下:（1）对焊接结构疲劳损伤的机理、损伤形式及其影响因素做了较深入的研究,并结合海上平台起重机的使用环境、工作状况分析其焊接结构疲劳的分布规律,为海上平台起重机疲劳评估时测试点位置的选取提供了参考。（2）分析了IIW、DNV、API三个标准中对起重机疲劳寿命的评定方法,总结了每个标准对起重机疲劳分析的建议方法和计算步骤。（3）结合有限元法建立海洋平台起重机进行模拟计算垂直弹性率,使得到的数值更精确,更具有针对性。（4）根据《海上平台起重机规范》所规定的载荷工况和相应的载荷计算方法,在不同角度下对起重机每种工况下所发生的最危险载荷组合进行计算。（5）采用名义应力法和热点应力法两种方法对海上平台起重机进行疲劳寿命评估,并对比两种方法在评估过程中的异同,为海上平台起重机疲劳寿命评估方法的选择提供参考建议。
秦晓川[7]（2017）在《混凝土及预应力混凝土冻融机理及耐久性评估研究》文中研究指明冻融循环破坏是寒冷地区建筑物的主要病害之一,严重影响了建筑物的正常使用性能及长期使用的安全性,带来的经济损失十分巨大。冻融循环对混凝土的微观、细观结构造成损伤,微细观结构的改变决定了混凝土材料宏观性能的退化、失效、破坏,材料宏观性能的退化对混凝土结构耐久性评估具有重要意义。本文从试验、理论和有限元模拟分析三个方面研究了冻融循环作用对混凝土材料细观损伤、宏观力学性能退化以及构件承载能力衰减的影响,主要成果如下:（1）通过材料性能试验,采用RapidAir、金相显微镜及IPP等微观测试手段,对混凝土细微观冻融损伤进行了定性和定量分析,结合宏观性能测试,认识到混凝土抗压强度在评价冻融损伤的作用。随着细观冻融损伤的发展,混凝土抗压强度呈三段式下降。含气量试验研究表明:当混凝土强度较高时（本试验中混凝土28天强度为66.55MPa）,较大的孔隙间距系数以及较小的含气量并不一定意味着较差的抗冻性。细观研究表明:孔隙群更容易受到冻融循环的影响而出现微裂缝,出现时间较早,利于消散孔隙间的压力,该区域的损伤累积与冻融循环前期混凝土抗压强度的线性下降能较好地对应;相对孤立的孔隙和砂浆与粗骨料界面过渡区（ITZ）对冻融循环较不敏感,当冻融循环累计到一定程度后,这些区域才会出现明显损伤,预示着混凝土材料将出现宏观性能的加速退化甚至失效破坏。宏观研究表明:对混凝土进行耐久性全周期的评价时,尤其是混凝土损伤较严重,相对动弹性模量（RDME）已不再适用时,混凝土抗压强度是一个更加稳定、可信的冻融损伤评价指标。结合细观和宏观研究发现:随着细观冻融损伤的增长,混凝土的宏观抗压强度呈三段式下降。初始阶段,冻融引起的孔间裂缝改变了混凝土内部原有的缺陷分布,混凝土抗压强度下降较快。中间阶段,孔间裂缝稳定扩张,一些较大的孔开始因为冻融而出现孔壁剥落,混凝土抗压强度下降速度减缓。失效阶段,孔间裂缝形成一个更大的孔,与其他大孔之间形成更为宏观的裂缝,混凝土抗压强度下降速度再一次加快,最终导致混凝土冻碎。（2）编制了有限元分析子程序,基于对孔隙的模拟和改进的混凝土损伤塑性模型,模拟了混凝土细观冻融损伤,冻融损伤的混凝土抗压强度的变化与材料试验结果吻合。通过Python语言和Fortran语言的模块化混合编程,改进了混凝土损伤塑性模型,实现了受损混凝土单元的失效删除,开发了一套自动的混凝土细、宏观冻融损伤的模拟程序（源代码参见附件）,程序涵盖了几何模型的生成、材料属性的定义、单元网格的划分以及重启动分析计算。该程序具有友好的用户交互界面,良好的通用性,允许用户自定义模型的几何参数以及材性参数,后续的数值模拟均由计算机自动执行,大幅提高了有限元模拟的效率以及可重复性。模拟出的细观冻融损伤与试验现象较一致,即首先在距离较近的孔间形成微裂缝,孔隙膨胀到一定程度后开始出现孔边剥落。随着细观冻融损伤的增长,模拟的抗压强度平均值呈三段式下降,与实测数据吻合较好:同时,模拟的抗压强度包络图能较好地覆盖实测数据散点。（3）基于预应力混凝土构件冻融试验,评估了冻融引起的预应力损失,结合有限元分析给出了考虑冻融的混凝土结构寿命预测的简化方法。完成了耐久性全周期的预应力混凝土构件冻融循环试验。同条件下的预应力混凝土构件与素混凝土材料表现出不同的破坏形态,这是因为预压应力改变了构件混凝土材料内的应力分布,这些应力会改变冻胀应力,导致构件内微裂缝的发生和发展改变。孔道内灌浆在冻融早期的不均匀破坏导致构件端部的预应力损失较大,在冻融后期灌浆完全破坏后对冻融预应力损失影响很小。即使混凝土材料完全冻碎,预压力和箍筋也还能将冻碎的混凝土保持为一个整体。混凝土冻碎时,测得的极限冻融预应力损失约为5%σcon（张拉控制应力）,考虑到冻融引起的预应力损失是一个长期预应力损失,随着暴露在冻融环境时间的增长,混凝土材料损伤越严重,冻融预应力损失越大,因此,在评估寒冷地区预应力混凝土结构时尤其要引起重视,建议轴心预应力构件的冻融预应力损失的取值不小于5%σcon。以混凝土材料冻融循环损伤的研究成果为基础,构建了利用有限元模拟冻融预应力损失和冻融损伤后承载能力的方法,模拟结果与试验结果吻合较好。同时,改进了冻融预应力损失、冻融后承载力的简化公式,与试验结果、有限元模型结果对比发现,在混凝土的抗压强度高于初值的50%时,简化计算结果与实测结果及有限元模拟结果吻合较好,具有较高的可靠性;若混凝土抗压强度继续下降,因冻融损伤程度和分布的离散性而出现不可预测的误差。最后,结合对混凝土材料、构件等在冻融下的试验、理论和模拟研究以及基于性能退化的长寿命产品寿命预测技术,给出了基于混凝土抗压强度退化的混凝土结构冻融寿命预测的简化方法。
李兰[8]（2016）在《磷块岩晶界受力开裂破坏规律试验研究》文中提出目前大多关于岩石的力学研究都是在宏观尺度下进行的,岩石是多尺度材料,外部荷载作用使得岩石宏观断裂乃至破坏是由于岩石微观裂纹萌生、发育、贯通所引起的。所以对岩石微观裂纹进行研究,对岩石宏观力学性质的理解和研究有十分重要的的意义。岩石细观力学试验从岩石损伤理论出发,以晶界为观察尺度,构建试验方法,解决试验取样、制样、设备、试验程序等问题。试验采用扫描电镜作为观测工具,以贵州开磷集团马路坪矿,湖北兴发集团瓦屋磷矿磷块岩作为试验对象进行试验观察,获得大量岩石细观结构图片。在对磷块岩细观结构有一定了解的基础上,对加工成型符合岩石力学试验标准的试样进行岩石单轴试验和三轴试验,得到岩石裂纹宏观破坏图片资料及岩石力学参数,将受力破坏后的试样取开裂处岩片再次进行电镜扫描观测,观察晶界裂纹及其走向。综合以上试验结果,由微观结构推测其晶界破坏弱面,再对宏观力学试验进行分析解释,最后由破坏试件开裂电镜扫面结果印证该推测。该试验得出的结论是,完整度高的磷块岩单轴和三轴强度高;方解石和胶磷矿的组合胶结较差,岩石本身裂隙丰富且发育,岩石完整性差,强度较低;颗粒形态及颗粒间的胶结程度对磷块岩宏观力学的影响十分显着,磷块岩受力压缩,几种晶界弱面中最先遭到破坏的是胶磷矿与白云石的接触晶界,两种晶粒大小相差悬殊,难以获得较好的胶结程度,受到力的压缩,接触晶界间的孔洞延展发育,形成微裂纹在力的作用下沿晶界扩展。磷块岩晶界受力开裂破坏规律试验研究对磷块岩地下开采具有重要的工程实践价值,能够根据研究所得到晶界弱面判断岩层的性质,可以改变爆破时的布控可能实现降低单耗的目标;支护上,需要避开易产生裂纹的岩层来调整锚杆的长度达到更安全的井下环境。磷块岩的微观力学行为的研究对磷块岩力学研究找到一个新的方法和手段,并且具有十分重大的理论和工程价值。
黄定红[9]（2014）在《混凝土泵车臂架结构疲劳寿命预测研究》文中指出混凝土泵车自诞生以来，发展迅速，在高层建筑、桥梁、水利设施等领域占据着举足轻重的地位。金属结构的疲劳问题受到越来越多的关注，对疲劳的研究也已经在各个领域内展开，混凝土泵车也不例外。作为混凝土泵车的核心部件，臂架的设计如今已经能满足强度、刚度、稳定性等方面的要求。但疲劳带来的安全问题仍是臂架设计面临的重要课题，本文以混凝土泵车的臂架为研究对象，对其疲劳寿命进行了研究分析。众所周知，计算机技术已经广泛应用于产品设计中，本课题借助于有限元方法，采用专业的有限元疲劳分析软件MSC/Fatigue对混凝土泵车臂架结构进行疲劳寿命预测，提出了一种在设计阶段对泵车臂架进行寿命计算、判断疲劳薄弱位置的方法。目前泵车臂架结构疲劳寿命的计算大多数基于试验测试数据，而本文采用的基于有限元的疲劳寿命计算能提供各节臂架的寿命分布情况，在设计阶段即可改进寿命不合理的部位，节省设计成本和缩短设计周期。本文的主要研究工作包括如下内容：分析了疲劳相关的基础理论，总结了几种常规的疲劳分析方法，结合混凝土泵车臂架的实际情况，确定其疲劳类型为机械高周疲劳，可采用名义应力法对臂架进行疲劳寿命分析。进而对名义应力疲劳分析所需的S-N曲线以及疲劳累积损伤理论和影响疲劳强度的主要因素进行研究分析。研究了专业的疲劳分析软件MSC/Fatigue的疲劳分析方法和分析流程，探讨了MSC/Fatigue三种主要的疲劳分析方法的选取准则，最终确定在有限元瞬态应力响应的基础上采用S-N全寿命分析法对混凝土泵车臂架进行寿命预测分析。根据已经确定的分析方法，首先采用Pro/E进行三维建模，然后利用Hypermesh划分网格，在Patran中进一步完成有限元建模；对臂架水平工况进行疲劳受力分析，在有限元模型上加载，最后提交Nastran进行瞬态应力响应计算，查看分析应力响应。运用疲劳分析软件MSC/Fatigue，根据Nastran计算的应力谱，分别对各节臂架进行疲劳寿命计算，然后查看疲劳寿命的大小及寿命分布情况，为臂架设计和优化提供依据。
袁伟[10]（2012）在《多轴随机载荷下金属疲劳寿命预测中若干问题的研究》文中认为如何准确预测多轴应力工作状态下结构的寿命一直是学者们研究的热点。但是多轴疲劳问题非常复杂，国内外关于多轴疲劳的研究虽然有了一些进展，但在理论上还很不成熟。解决好多轴疲劳寿命预测方法以及其中的一些关键问题具有重要的理论意义和实际工程意义。本文对45号中碳钢薄壁圆管试件进行了拉-扭复合双轴加载的多种比例及非比例路径下的常幅疲劳寿命试验以及多种组合两级变路径的多轴累积疲劳试验。分析各个试件的迟滞回线，并得出损伤比-循环比的规律。应用所得试验数据对现有的常用疲劳损伤累积模型进行验证，基于Manson损伤曲线累积模型添加载荷路径变换因子，提出了一个适用于多轴非比例加载的非线性疲劳损伤累积模型，对本文提出的模型分别采用45钢变路径多轴疲劳试验结果、LY12CZ铝合金变路径多轴疲劳试验结果、304不锈钢变路径多轴疲劳试验结果进行寿命预测，并与Miner模型、Manson模型以及叶笃毅模型进行结果对比。预测寿命基本控制在2倍误差带之内，符合试验数据所描述的损伤比-循环比的规律。分别应用单轴和多轴方法，对飞机平尾接头进行寿命预测。多轴方法主要采用最大剪应力临界面方法。针对最大剪应力临界平面概念进行疲劳寿命分析，采用Dang Van高周疲劳破坏准则对危险点进行损伤的计算，最后采用Miner线性损伤累积理论进行损伤的累加，求得最终的结构寿命。结果表明，单轴方法预测的寿命要远远高于多轴方法。
二、应用断裂力学估计结构寿命的一个新方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、应用断裂力学估计结构寿命的一个新方法（论文提纲范文）
（1）基于改进应力场强法的超高压泵头体疲劳寿命预估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义及背景 |
| 1.2 泵头体疲劳寿命研究现状 |
| 1.2.1 超高压泵头体断裂失效分析 |
| 1.2.2 超高压泵头体寿命研究现状 |
| 1.3 疲劳寿命研究现状 |
| 1.3.1 疲劳研究现状及问题 |
| 1.3.2 静强度设计方法 |
| 1.3.3 安全寿命设计方法 |
| 1.3.4 损伤容限设计方法 |
| 1.4 目前存在的不足和问题 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 泵头体疲劳寿命的影响因素研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 缺口效应 |
| 2.2.1 理论应力集中系数 |
| 2.2.2 疲劳缺口系数 |
| 2.3 应力梯度效应的影响 |
| 2.3.1 应力梯度及相对应力梯度的提出 |
| 2.3.2 Neuber法几种典型缺口件的相对应力梯度计算 |
| 2.3.3 基于临界有效距离的相对应力梯度 |
| 2.4 表面加工系数的影响 |
| 2.4.1 表面切削加工影响 |
| 2.4.2 表面加工对疲劳缺口缩减系数的影响 |
| 2.5 尺寸效应的影响 |
| 2.6 基于传统名义应力法的泵头体疲劳寿命预估 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 缺口根部应力场研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 几种典型的尖锐或钝缺口的应力函数解 |
| 3.2.1 V型缺口或裂纹尖端的应力场研究 |
| 3.2.2 圆孔或椭圆孔应力场研究 |
| 3.2.3 有限半径的钝缺口根部应力场研究 |
| 3.3 Neuber、Lazzarin和 Filippi的缺口应力场研究 |
| 3.3.1 Neuber缺口应力场函数解 |
| 3.3.2 Lazzarin-Berto缺口应力场函数解 |
| 3.3.3 Filippi缺口应力场函数解 |
| 3.3.4 三种经典应力场函数的修正解 |
| 3.4 单边V型缺口件应力场分析 |
| 3.4.1 有限元模型 |
| 3.4.2 缺口根角平分线处应力分布研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 改进的应力场强法理论研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 典型临界域寿命预测方法 |
| 4.2.1 临界距离法 |
| 4.2.2 体积法 |
| 4.2.3 有效应力法 |
| 4.2.4 应力场强法 |
| 4.3 问题提出 |
| 4.3.1 疲劳破坏机理 |
| 4.3.2 应力场强法的提出 |
| 4.4 传统应力场强法局限性分析 |
| 4.4.1 传统场强法定义分析 |
| 4.4.2 传统场径求解分析 |
| 4.5 缺口根部应力梯度分布性质研究 |
| 4.5.1 弹性应力分布规律研究 |
| 4.5.2 弹塑性应力分布规律研究 |
| 4.5.3 有效损伤区域的计算研究 |
| 4.6 改进权函数及新损伤区域定义 |
| 4.6.1 传统场强法权函数不足分析 |
| 4.6.2 传统应力场强法的关键问题 |
| 4.6.3 提出“无形场径”的假设猜想 |
| 4.7 改进应力场强法的试验验证 |
| 4.7.1 双孔试件有限元分析 |
| 4.7.2 双孔试件试验 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 泵头体材料P-S-N曲线拟合方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 泵头体材料S-N曲线的测定 |
| 5.2.1 力学性能测试 |
| 5.2.2 疲劳性能测试 |
| 5.2.3 基于对数正态分布的S-N曲线拟合 |
| 5.2.4 基于Stüssi函数的S-N曲线拟合 |
| 5.3 泵头体材料P-S-N曲线测定 |
| 5.3.1 考虑weibull分布的Stüssi函数P-S-N曲线拟合 |
| 5.3.2 成组法的P-S-N曲线拟合 |
| 5.4 基于小样本数据的P-S-N曲线拟合新方法 |
| 5.4.1 样本信息聚集原理介绍 |
| 5.4.2 基于改进样本信息聚集原理拟合的P-S-N |
| 5.4.3 三种泵头体材料小样本数据拟合P-S-N曲线 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 泵头体疲劳寿命预估与新型疲劳累积损伤模型研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 动态剩余S-N曲线与材料记忆退化行为分析 |
| 6.2.1 Miner法则 |
| 6.2.2 动态剩余S-N曲线 |
| 6.2.3 材料的记忆性能 |
| 6.3 修正的线性损伤累积模型 |
| 6.3.1 改进记忆性能函数的新模型建立 |
| 6.3.2 新模型与传统经典模型损伤行为对比 |
| 6.3.3 算例验证 |
| 6.4 超高压泵头体剩余强度评估 |
| 6.4.1 超高压泵头体不同工况下场强值求解 |
| 6.4.2 新累积损伤模型对泵头体剩余寿命预测 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究成果 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 个人简介 |
（2）基于GPS-RTK技术和车桥耦合振动分析的桥梁结构动力性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 结构变形监测方法概述 |
| 1.3 GPS技术应用于动态变形监测的研究现状 |
| 1.4 车辆作用下桥梁结构振动特性研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容及研究方案 |
| 第2章 环境激励下桥梁结构监测数据去噪及模态参数识别方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 GPS-RTK定位系统及其测量误差分析 |
| 2.2.1 GPS-RTK定位系统的动态定位算法 |
| 2.2.2 GPS-RTK测量与信号传播有关的误差 |
| 2.3 AFEC混合型滤波器的设计 |
| 2.3.1 切比雪夫滤波 |
| 2.3.2 经验模态分解(EMD)算法 |
| 2.3.3 AFEC混合型滤波器设计 |
| 2.4 环境激励下桥梁结构模态参数识别方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 环境激励下桥梁结构监测试验及动力特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 富民桥结构有限元动力分析 |
| 3.3 环境激励下富民桥结构动态变形监测试验 |
| 3.3.1 试验仪器设备 |
| 3.3.2 测点选择与仪器安装 |
| 3.4 GPS-RTK仪器的稳定性试验研究 |
| 3.5 环境激励下富民桥结构监测试验结果及分析 |
| 3.5.1 监测试验数据预处理 |
| 3.5.2 AFEC滤波降噪方法识别动态位移序列 |
| 3.5.3 环境激励下桥梁结构模态参数识别分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 车桥耦合振动数值分析方法和损伤模型的提出 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 车桥系统数值分析模型的建立 |
| 4.2.1 桥梁结构数值模型的建立 |
| 4.2.2 车辆数值模型的建立 |
| 4.2.3 桥面粗糙度的数值模拟 |
| 4.2.4 桥梁结构损伤模型的数值模拟 |
| 4.3 车桥耦合系统振动方程的建立 |
| 4.4 车桥耦合系统振动方程的求解方法 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于M-HHT的时频分析方法的设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 HHT方法的基本理论 |
| 5.3 传统HHT方法存在的问题及改进方法 |
| 5.3.1 信号去噪与解相关lms方法 |
| 5.3.2 端点效应与延拓加窗方法 |
| 5.3.3 模态混叠与总体经验模态分解 |
| 5.3.4 虚假IMF分量与能量守恒法 |
| 5.4 M-HHT方法的设计及算法步骤 |
| 5.5 M-HHT方法的验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 移动车辆作用下连续梁桥的振动响应及动力特性分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验模型设计 |
| 6.2.1 试验模型桥制作 |
| 6.2.2 试验模型车制作 |
| 6.2.3 模型辅助设施安装 |
| 6.3 试验设备安装 |
| 6.3.1 试验前准备工作 |
| 6.3.2 测点布置 |
| 6.3.3 仪器设备的安装与调试 |
| 6.4 试验方案 |
| 6.4.1 试验工况 |
| 6.4.2 测试过程 |
| 6.5 桥梁结构模型自振特性测试 |
| 6.6 桥梁结构动态响应测试结果分析 |
| 6.6.1 车重对桥梁结构动力响应的影响 |
| 6.6.2 车速对桥梁结构动力响应的影响 |
| 6.6.3 桥面不平顺对动力响应的影响 |
| 6.6.4 桥梁结构损伤程度对动力响应的影响 |
| 6.6.5 移动车辆作用下桥梁结构动力响应时频分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 本文主要结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文及参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（3）航空发动机涡轮叶片疲劳寿命及可靠性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号及缩略语 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 疲劳寿命预测方法 |
| 1.2.2 疲劳可靠性分析方法 |
| 1.2.3 涡轮叶片疲劳寿命预测及可靠性分析方法 |
| 1.2.4 存在的问题 |
| 1.3 论文的主要研究工作 |
| 第二章 基于等效应变的涡轮叶片低周疲劳寿命预测 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 平均应力效应 |
| 2.3 基于应力/应变的疲劳寿命预测模型 |
| 2.4 等效应变疲劳寿命预测模型 |
| 2.4.1 模型的提出 |
| 2.4.2 模型的验证与分析 |
| 2.5 低压涡轮叶片低周疲劳寿命预测 |
| 2.5.1 有限元仿真方法 |
| 2.5.2 本构模型 |
| 2.5.3 有限元仿真建模 |
| 2.5.4 低周疲劳寿命预测 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于能量-临界面的涡轮叶片低周疲劳寿命预测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多轴疲劳寿命预测 |
| 3.2.1 等效应力/应变模型 |
| 3.2.2 能量模型 |
| 3.2.3 临界面模型 |
| 3.3 基于临界面的疲劳寿命预测模型 |
| 3.4 修正的能量-临界面疲劳寿命预测模型 |
| 3.4.1 模型的提出 |
| 3.4.2 模型的验证与分析 |
| 3.5 高压涡轮叶片低周疲劳寿命预测 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 考虑载荷交互作用和加载次序的涡轮叶片疲劳寿命预测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 载荷交互作用和加载次序对疲劳损伤的影响 |
| 4.3 疲劳累积损伤理论 |
| 4.3.1 线性累积损伤理论 |
| 4.3.2 非线性累积损伤理论 |
| 4.4 基于材料记忆退化的累积损伤模型 |
| 4.4.1 模型的提出 |
| 4.4.2 模型的验证与分析 |
| 4.5 低压涡轮叶片疲劳寿命预测 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 涡轮叶片疲劳可靠性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 疲劳可靠性分析中的不确定性 |
| 5.2.1 不确定性来源 |
| 5.2.2 不确定性量化 |
| 5.3 极限状态与可靠度 |
| 5.4 疲劳可靠性分析 |
| 5.4.1 疲劳参数建模 |
| 5.4.2 疲劳损伤建模 |
| 5.4.3 可靠度的计算 |
| 5.5 高压涡轮叶片疲劳可靠性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）混凝土梁多裂缝数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 混凝土断裂力学的产生和发展 |
| 1.3 混凝土断裂问题的国内外研究现状 |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 第二章 混凝土断裂模型 |
| 2.1 裂缝类型 |
| 2.2 虚拟裂缝模型 |
| 2.3 混凝土软化曲线 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 混凝土梁多裂缝数值模型 |
| 3.1 裂缝方程 |
| 3.2 多裂缝之间的相互作用系数 |
| 3.3 双节点模型及裂缝路径偏移 |
| 3.4 多裂缝数值模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 混凝土断裂试验 |
| 4.1 试验的基本情况 |
| 4.2 混凝土抗压强度试验 |
| 4.3 混凝土劈裂抗拉强度试验 |
| 4.4 混凝土棱柱体轴心抗压强度与弹性模量试验 |
| 4.5 混凝土断裂能试验 |
| 4.6 预制多裂缝混凝土断裂试验 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 数值模拟的结果分析与对比 |
| 5.1 混凝土梁多裂缝有限元模型 |
| 5.2 多裂缝模型对网格的敏感性 |
| 5.3 裂缝之间的相互作用关系 |
| 5.4 试验与数值模拟对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论和展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（5）海上风电筒型基础结构动力疲劳损伤与减振研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究问题提出与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 海上风电结构动力特性与筒-土刚度等效研究 |
| 1.3.2 海上风电结构振动疲劳与裂纹扩展研究 |
| 1.3.3 海上风电结构振动控制研究 |
| 1.3.4 现有研究中的不足 |
| 1.4 技术路线 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 海上风电筒型基础结构动力特性与筒-土相互作用等效研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 海上风电结构设计方法 |
| 2.3 海上风电结构现场振动测试 |
| 2.3.1 工程介绍 |
| 2.3.2 传感器与安装 |
| 2.4 不同工况下的海上风电结构振动特性 |
| 2.4.1 停机工况 |
| 2.4.2 正常运行工况 |
| 2.5 海上风电筒型基础复杂层状地基参数优化反演研究 |
| 2.5.1 MATLAB与 ABAQUS联合参数优化反演方法 |
| 2.5.2 响水海上风电原型观测与数值模型 |
| 2.5.3 响水3 MW风机随机风荷载模拟 |
| 2.5.4 地基参数优化反演结果与验证 |
| 2.6 海上风电筒-土相互作用等效研究 |
| 2.6.1 筒-土相互作用等效方法 |
| 2.6.2 筒-土相互作用等效线性方法 |
| 2.6.3 筒-土等效刚度经验公式 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 海上风电筒型基础模型长期循环作用行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验目的 |
| 3.3 试验设备与场地 |
| 3.4 试验工况与步骤 |
| 3.5 试验分析方法与结果统计 |
| 3.5.1 信号分析方法 |
| 3.5.2 小筒试验结果 |
| 3.5.3 大筒试验结果 |
| 3.5.4 神经网络回归分析 |
| 3.5.5 筒型基础长期行为变化回归分析 |
| 3.6 筒型基础长期作用刚度退化研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 海上风电筒型基础结构振动疲劳与裂纹扩展研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 风浪联合分布 |
| 4.2.1 OWEZ海域风浪概率分布 |
| 4.2.2 北海风浪联合概率分布 |
| 4.3 气动荷载和水动荷载模拟 |
| 4.3.1 气动荷载模拟 |
| 4.3.2 水动荷载模拟 |
| 4.4 海上风电筒型基础结构振动疲劳损伤研究 |
| 4.4.1 时域疲劳分析方法 |
| 4.4.2 频域疲劳分析方法 |
| 4.4.3 海上风电筒型基础结构疲劳损伤分析 |
| 4.5 海上风电结构疲劳裂纹扩展研究 |
| 4.5.1 FAST海上风电模块 |
| 4.5.2 FAST与 ABAQUS联合模拟方法 |
| 4.5.3 疲劳裂纹扩展预测 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 海上风电筒型基础结构被动减振控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 阻尼器减振控制原理 |
| 5.2.1 等效单自由度振动控制 |
| 5.2.2 调谐质量阻尼器(TMD) |
| 5.2.3 电涡流阻尼器(ECD) |
| 5.2.4 EC-TMD模型减振试验研究 |
| 5.3 海上风电结构振动控制计算方法 |
| 5.3.1 海上风电结构-阻尼器理论求解 |
| 5.3.2 海上风电结构-阻尼器有限元求解 |
| 5.4 海上风电筒型基础结构被动阻尼器减振效果 |
| 5.4.1 基于TMD结构减振效果 |
| 5.4.2 基于MTMD结构减振效果 |
| 5.4.3 基于EC-TMD结构减振效果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论与创新点 |
| 6.1.1 主要结论 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）海上平台起重机疲劳寿命评估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文研究内容 |
| 第2章 焊接结构疲劳损伤的机理 |
| 2.1 焊接结构疲劳损伤的历程 |
| 2.1.1 焊接结构疲劳损伤的萌生 |
| 2.1.2 焊接结构疲劳损伤的扩展 |
| 2.1.3 焊接结构疲劳失稳 |
| 2.2 焊接结构疲劳的分布规律 |
| 2.3 常见的焊接结构疲劳损伤形式 |
| 2.4 焊接结构疲劳性能的影响因素 |
| 2.4.1 应力集中 |
| 2.4.2 焊接缺陷 |
| 2.4.3 焊接钢材的抗疲劳性能 |
| 2.4.4 焊接残余应力的影响 |
| 2.4.5 材料表面状态 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 不同标准下起重机疲劳寿命评估方法分析 |
| 3.1 IIW标准对起重机疲劳寿命评定方法的规定 |
| 3.1.1 IIW标准疲劳评估的一般原则 |
| 3.1.2 IIW标准的疲劳评定机理 |
| 3.1.3 IIW标准的疲劳评定方法 |
| 3.2 DNV标准对起重机疲劳寿命评估的规定 |
| 3.2.1 DNV标准疲劳评估的一般原则 |
| 3.2.2 DNV标准中S-N曲线的分类 |
| 3.2.3 DNV标准的疲劳评定方法 |
| 3.3 API标准对起重机疲劳寿命评估的规定 |
| 3.3.1 API标准对疲劳评估的一般原则 |
| 3.3.2 API标准的疲劳评定方法 |
| 3.4 其它常用的疲劳分析方法概述 |
| 3.4.1 局部应力应变评定法 |
| 3.4.2 断裂力学法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 海上平台起重机静强度分析 |
| 4.1 海上平台起重机简述 |
| 4.2 起重机工况分析 |
| 4.3 起重机载荷计算 |
| 4.3.1 工作中的载荷计算 |
| 4.3.2 起重机部件产生的载荷 |
| 4.3.3 不工作的载荷 |
| 4.4 起重机静强度分析 |
| 4.4.1 建立有限元模型 |
| 4.4.2 海上平台起重机结构强度计算 |
| 4.4.3 应力云图 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于不同标准的海上平台起重机疲劳强度分析 |
| 5.1 名义应力法计算海上平台起重机疲劳强度 |
| 5.1.1 疲劳载荷谱简述 |
| 5.1.2 确定载荷谱相关参数 |
| 5.1.3 疲劳分析位置组合及载荷谱确定 |
| 5.1.4 疲劳计算 |
| 5.2 热点应力法计算海上平台起重机疲劳强度 |
| 5.2.1 热点应力的获取 |
| 5.2.2 热点应力S-N曲线的选取 |
| 5.2.3 热点应力计算 |
| 5.3 名义应力法与热点应力法的对比分析 |
| 5.3.1 建模要求 |
| 5.3.2 热点应力及名义应力的提取 |
| 5.3.3 S-N曲线的选取 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果 |
（7）混凝土及预应力混凝土冻融机理及耐久性评估研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 混凝土结构的耐久性 |
| 1.1.2 混凝土结构的冻融破坏 |
| 1.2 混凝土冻融研究现状 |
| 1.2.1 混凝土冻融损伤机理研究现状 |
| 1.2.2 混凝土材料冻融损伤研究现状 |
| 1.2.3 混凝土构件冻融损伤研究现状 |
| 1.2.4 混凝土结构冻融损伤研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究工作 |
| 第二章 混凝土材料多尺度冻融损伤试验 |
| 2.1 试验设计 |
| 2.1.1 试验材料及配合比 |
| 2.1.2 试件尺寸及数量 |
| 2.1.3 试件浇筑及养护 |
| 2.2 试验过程 |
| 2.2.1 混凝土拌合物含气量试验 |
| 2.2.2 制备用于RapidAir试验和金相显微镜观察的小试块 |
| 2.2.3 硬化混凝土孔隙参数试验——RapidAir试验 |
| 2.2.4 混凝土快速冻融试验 |
| 2.2.5 金相显微镜观察 |
| 2.2.6 测定细观冻融损伤 |
| 2.2.7 棱柱体外观检查,质量及长度测试 |
| 2.2.8 棱柱体动弹性模量试验 |
| 2.2.9 立方体抗压试验 |
| 2.3 试验结果 |
| 2.3.1 混凝土的含气量 |
| 2.3.2 细观冻融损伤现象 |
| 2.3.3 细观冻融损伤定量分析 |
| 2.3.4 宏观冻融损伤现象 |
| 2.3.5 质量、长度、动弹性模量和力学性能 |
| 2.4 讨论 |
| 2.4.1 混凝土细观结构与冻融损伤 |
| 2.4.2 混凝土宏观冻融损伤评价指标 |
| 2.4.3 混凝土细观冻融损伤与宏观冻融损伤 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 混凝土材料多尺度冻融损伤模拟 |
| 3.1 混凝土多相细观模型 |
| 3.2 建模和分析工具——Python语言 |
| 3.3 二维二相细观模型 |
| 3.3.1 生成原理 |
| 3.3.2 生成过程 |
| 3.4 混凝土冻融损伤的实现 |
| 3.4.1 混凝土损伤塑性模型 |
| 3.4.2 材料模型参数的确定 |
| 3.4.3 对混凝土损伤塑性模型的改进 |
| 3.5 混凝土细观冻融损伤模拟 |
| 3.5.1 接近实际情况的冻融模拟 |
| 3.5.2 简化的冻融模拟 |
| 3.6 冻融损伤后混凝土受压模拟 |
| 3.7 结果与讨论 |
| 3.7.1 细观响应 |
| 3.7.2 宏观响应 |
| 3.8 小结 |
| 第四章 预应力混凝土构件的冻融循环试验 |
| 4.1 试验设计 |
| 4.1.1 试验材料 |
| 4.1.2 构件设计 |
| 4.1.3 构件浇筑及养护 |
| 4.1.4 预应力张拉及孔道灌浆 |
| 4.2 试验方法的改进 |
| 4.2.1 预应力钢筋应变测试的改进 |
| 4.2.2 冻融预应力损失测试的改进 |
| 4.2.3 预应力锚具的选择 |
| 4.3 冻融预应力损失试验 |
| 4.4 试验结果 |
| 4.4.1 冻融损伤后的预应力试件 |
| 4.4.2 冻融预应力损失 |
| 4.5 讨论 |
| 4.5.1 外力对混凝土冻融破坏的影响 |
| 4.5.2 冻融循环引起的预应力损失 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 冻融环境下混凝土结构寿命预测 |
| 5.1 轴向预应力混凝土构件冻融有限元模拟 |
| 5.1.1 问题描述 |
| 5.1.2 创建部件 |
| 5.1.3 材料属性 |
| 5.1.4 截面属性 |
| 5.1.5 装配部件 |
| 5.1.6 定义约束 |
| 5.1.7 定义荷载 |
| 5.1.8 划分网格 |
| 5.1.9 结果与讨论 |
| 5.2 预应力混凝土梁冻融有限元模拟 |
| 5.2.1 问题描述 |
| 5.2.2 有限元建模 |
| 5.2.3 结果与讨论 |
| 5.3 混凝土构件冻融简化计算方法 |
| 5.3.1 冻融预应力损失简化计算方法 |
| 5.3.2 冻融环境下受弯承载力简化计算方法 |
| 5.4 基于混凝土抗压强度退化的混凝土结构冻融寿命预测 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附件1: Main.py |
| 附件2: MySub.py |
| 附件3: Restart.py |
| 附件4: my_vusdfld.for |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间撰写和发表论文清单 |
（8）磷块岩晶界受力开裂破坏规律试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 前言 |
| 1.1 概述 |
| 1.1.1 世界磷块岩资源分布 |
| 1.1.2 我国磷块岩资源分布及特点 |
| 1.1.3 磷块岩开采现状 |
| 1.2 国内外晶界裂纹相关研究 |
| 1.3 研究目的及预期目标 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 预期目标 |
| 1.3.3 研究思路 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 晶界破坏机理 |
| 2.1 晶界尺度研究的意义 |
| 2.2 晶界力学相关研究 |
| 2.3 岩石晶界破坏机理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 磷块岩及试样工程地质背景 |
| 3.1 磷块岩微观结构 |
| 3.2 磷块岩宏观力学特征 |
| 3.3 试样工程地质背景 |
| 3.3.1 马路坪矿 |
| 3.3.2 瓦屋磷矿 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 试验设备及方法 |
| 4.1 试样加工设备及方法 |
| 4.2 晶界尺度研究方法 |
| 4.2.1 电镜扫描法 |
| 4.2.2 红外检测法 |
| 4.2.3 CT法 |
| 4.2.4 光学电子显微镜 |
| 4.2.5 微观试验及设备 |
| 4.3 岩石单轴试验仪 |
| 4.4 岩石三轴试验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 试验结果分析 |
| 5.1 试样准备 |
| 5.2 磷块岩微观结构试验 |
| 5.3 磷块岩宏观破坏规律研究 |
| 5.3.1 磷块岩三轴试验 |
| 5.3.2 磷块岩单轴破坏 |
| 5.3.3 磷块岩破坏理论分析 |
| 5.4 磷块岩晶界破坏分析 |
| 5.4.1 磷块岩晶界SEM分析研究 |
| 5.4.2 磷块岩晶界起裂规律分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间已发表的论文 |
| 致谢 |
（9）混凝土泵车臂架结构疲劳寿命预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 混凝土泵车发展状况 |
| 1.1.1 国外发展状况 |
| 1.1.2 国内发展状况 |
| 1.1.3 混凝土泵车发展趋势 |
| 1.2 疲劳寿命研究的发展 |
| 1.3 课题研究的背景和意义 |
| 1.4 本课题研究的主要内容 |
| 2 混凝土泵车臂架疲劳寿命分析的理论基础和软件实现方法 |
| 2.1 疲劳设计方法 |
| 2.1.1 疲劳设计准则 |
| 2.1.2 疲劳设计方法 |
| 2.2 材料的 S-N 曲线和 p-S-N 曲线 |
| 2.2.1 S-N 曲线 |
| 2.2.2 材料的 S-N 曲线 |
| 2.2.3 材料的 p-S-N 曲线 |
| 2.2.4 平均应力的影响 |
| 2.3 疲劳累积损伤理论 |
| 2.3.1 Miner 法则 |
| 2.3.2 相对 Miner 法则 |
| 2.3.3 Manson 双线性累积损伤理论 |
| 2.4 影响疲劳强度的因素 |
| 2.4.1 缺口效应 |
| 2.4.2 尺寸效应 |
| 2.4.3 表面状况的影响 |
| 2.5 混凝土泵车臂架疲劳寿命分析的软件实现 |
| 2.5.1 疲劳分析软件 MSC.Fatigue 简介 |
| 2.5.2 MSC.Fatigue 的三种主要疲劳分析方法 |
| 2.5.3 MSC.Fatigue 疲劳寿命分析流程 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 混凝土泵车臂架有限元模型的建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元分析软件 Patran 与 Nastran 介绍 |
| 3.3 混凝土泵车臂架三维模型的建立 |
| 3.4 混凝土泵车臂架有限元网格划分 |
| 3.4.1 材料性能参数 |
| 3.4.2 有限元网格划分 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 混凝土泵车臂架瞬态动力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Nastran 瞬态响应分析方法 |
| 4.2.1 直接法瞬态响应分析 |
| 4.2.2 模态法瞬态响应分析 |
| 4.2.3 直接法瞬态响应和模态法瞬态响应的比较 |
| 4.3 混凝土泵车臂架约束及疲劳载荷的分析加载 |
| 4.4 混凝土泵车臂架瞬态响应分析 |
| 4.5 臂架瞬态响应分析结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 混凝土泵车臂架疲劳寿命分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 混凝土泵车臂架的 S-N 全寿命计算 |
| 5.3 臂架寿命计算结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（10）多轴随机载荷下金属疲劳寿命预测中若干问题的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1. 引言 |
| 1.2. 多轴疲劳研究现状概述 |
| 1.2.1 循环计数方法 |
| 1.2.2 疲劳破坏准则 |
| 1.2.3 疲劳累积损伤律 |
| 1.2.3.1 疲劳损伤的定义 |
| 1.2.3.2 线性损伤累积理论 |
| 1.2.3.3 双线性损伤累积理论 |
| 1.2.3.4 非线性损伤累积理论 |
| 1.3. 本文的工作及研究意义 |
| 1.3.1 本文的工作 |
| 1.3.2 本文的工作意义 |
| 第二章 多轴疲劳试验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验条件与方法 |
| 2.3 试验结果与分析 |
| 2.3.1 单路径多轴疲劳试验 |
| 2.3.2 变路径多轴疲劳试验 |
| 2.3.3 两级变路径下的应力应变响应 |
| 2.3.4 两级变路径载荷下的累积损伤规律 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 多轴疲劳损伤累积模型 |
| 3.1. 引言 |
| 3.2. 常用的疲劳损伤累积模型及验证 |
| 3.2.1 几种常用的疲劳损伤累积模型 |
| 3.2.2 常用的疲劳损伤累积模型验证 |
| 3.3. 新的多轴疲劳损伤累积模型 |
| 3.4. 模型验证 |
| 3.5. 小结 |
| 第四章 多轴疲劳寿命预测方法的工程应用 |
| 4.1. 引言 |
| 4.2. 飞机平尾接头寿命计算 |
| 4.2.1 接头结构概况 |
| 4.2.2 载荷谱情况 |
| 4.2.3 有限元分析 |
| 4.2.4 高周疲劳破坏准则 |
| 4.2.5 危险点的选取 |
| 4.2.6 疲劳寿命分析 |
| 4.3. 其他寿命计算方法对比 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、应用断裂力学估计结构寿命的一个新方法（论文参考文献）
- [1]基于改进应力场强法的超高压泵头体疲劳寿命预估方法研究[D]. 曾云. 长江大学, 2020(01)
- [2]基于GPS-RTK技术和车桥耦合振动分析的桥梁结构动力性能研究[D]. 路华丽. 天津大学, 2019(06)
- [3]航空发动机涡轮叶片疲劳寿命及可靠性分析[D]. 周杰. 电子科技大学, 2019(01)
- [4]混凝土梁多裂缝数值模拟研究[D]. 宋大双. 昆明理工大学, 2019(04)
- [5]海上风电筒型基础结构动力疲劳损伤与减振研究[D]. 赵悦. 天津大学, 2018(06)
- [6]海上平台起重机疲劳寿命评估方法研究[D]. 郭小宁. 武汉理工大学, 2017(02)
- [7]混凝土及预应力混凝土冻融机理及耐久性评估研究[D]. 秦晓川. 东南大学, 2017(11)
- [8]磷块岩晶界受力开裂破坏规律试验研究[D]. 李兰. 武汉工程大学, 2016(06)
- [9]混凝土泵车臂架结构疲劳寿命预测研究[D]. 黄定红. 重庆大学, 2014(01)
- [10]多轴随机载荷下金属疲劳寿命预测中若干问题的研究[D]. 袁伟. 南京航空航天大学, 2012(03)