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《浙江大学》 2007年
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钢结构损伤累积至断裂及损伤负向激励的长期效应

吴德飞  
【摘要】: 在许多钢结构损伤累积至破坏的工程问题中,各种载荷的随机性和结构材料缺陷是客观存在的。本文从数学方法论角度出发,采用多学科交叉的研究方法,在广泛综合固体力学、流体力学、数学、物理、材料学、传热学等领域的知识和进展的基础上,利用微分方程相似变换理论、函数分析理论、积分方程理论、广义函数理论、随机过程和随机振动和优化设计等,从理论分析、数学模化和数值模拟等多方面对常规与非常规边界条件下的钢结构互联损伤、损伤过程能量相互传递、损伤域扩展、能量遗失和损伤累积至失效问题的解析求解、解的性态及相应的比较行为进行了深入系统研究,目的在于进一步揭示钢结构损伤、破坏、可靠性和服役期限等问题内在的本质联系,并为适当解决一些实际钢结构工程问题给出理论基础和方法依据。 大跨度、高层钢结构(钢桥)是一个国家经济的组成部分之一,它们的巨大投资及在国民经济中的重要作用,并且紧系人民生命和财产的安全,使得大跨度钢结构(桥梁)的安全性、耐久性和正常使用功能也越来越受到重视。 本文的研究工作为钢结构损伤累积至断裂及损伤负向激励的长期效应的建立给出了部分实用、有效的解决方案,为钢结构安全设防系统的进一步发展应用给出一些理论成果。 首先,为分析钢结构损伤累积至断裂的演变过程,从含初始缺陷钢结构的敏感性出发,给出了基于钢结构动态损伤响应分析的断裂数值模拟理论框架,指出该问题的实质是求解钢结构在工作应力低于屈服应力的情况下发生断裂对应于初始缺陷对疲劳寿命增加的百分数。设定初始缺陷为敏感激励参数,并给出疲劳寿命、强度退化以及二者间的数学计算模式。应用确定安全期限的缺陷敏感性理论,运用强度退化方法计算并比较不同初始缺陷情况下钢结构抗断裂韧性和疲劳寿命数值之间的偏差,表明了方法的可行性和有效性。这些结论可为钢结构安全设防提供适当指导和参考。 其次,焊接钢桥结构持续损伤至破坏的过程可以从两方面加以分析:一方面要考虑此过程中能量的耗散;另一方面要考虑此过程中焊接部位损伤负向激励。基于格里菲斯能量准则思想,给出了结合动态能量相互传递与遗失理论(TETL)和损伤负向激励机制(MDPE)并考虑焊接钢桥结构剩余寿命的综合评估方法。将给出的综合评估标准拟合到钢桥结构中,耦合了损伤负向激励机制与焊接结构参数之间的一些关系。从而有机地促进了能量相互传递与遗失理论和损伤负向激励两个方向的整体结合。在说明方法的有效性时,给出悬臂梁和X形框墩二者的焊接连接的简单算例,并与基于S-N曲线的CD法和检测评估方法进行了分析比较,为钢桥结构安全寿命给出了一种较为朴实、简单的预测方法。 此外,互联损伤网络存在能量消耗的过程,能量传递优化是利用损伤累积过程的时差,能适当调整损伤累积的开始和结束时间段,以达到减少峰期的耗散量,增加低谷期的耗散量,使各局部能量相互传递趋于均衡。在互联损伤传递网络的实际问题中,对于损伤量有两个方面的要求:一是每个途上的损伤量不能超过该途的最大通过能力;二是途点的传递量认为为零。损伤稳定时间域是一类统计特性不随时间推移而变的时间域。将这类时间域拟合到工程技术中,并介绍损伤稳定时间域的一些理论及其简单应用,包括损伤稳定时间域及其相关函数、各态历经性、谱密度、时间域谱分解、能量系统中的损伤稳定时间域等。 同时,客观地评价持续损伤至结构的破坏行为是确保实现钢结构安全设防的因素之一。对于工程中钢结构的疲劳(累积)损伤给出了一些新思维:如钢结构能量的传递和释放过程、损伤稳定时间域推理、钢结构Runge-Kutta裂纹扩展、互联损伤传递网络、钢结构耐久性和综合评估并考虑钢结构服役期限的建模预测方法。基于钢结构损伤的各种关系和Irwin—Orowan的能量准则,并给出了模型参数的度量及计算方法。表述了互联多维损伤和耗能之间同步变化与协调发展的内在微薄规律。之后,给出了一些理论和工程中的例子,并做出计算分析。数值分析的结果对钢桥结构的安全设防会有适当的实践指导意义。 最后,交通载荷、风载荷、地震、海浪载荷等作用下钢结构破坏机理的研究,将有助于钢结构建造物安全设防能力水平及服役期限的提高。同时,材料缺陷、损伤、破坏、断裂、残余应力、能量准则、优化规划和可靠性评估相互之间的交叉研究将会促进钢结构建筑物向经济型、安全型、适用型发展,为钢结构工程的应用展开广阔的前景。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU391

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐万民,刘小渝,王晓明;钢构件对接焊焊缝横向残余应力分布研究[J];重庆交通学院学报;2004年06期
2 陈淮;曾庆元;;特大钢桁梁桥振动分析[J];长沙铁道学院学报;1990年04期
3 叶梅新,黄琼;钢结构事故研究[J];长沙铁道学院学报;2002年04期
4 徐志斌,谢和平;断裂尺度的分形分布与其损伤演化的关系[J];地质力学学报;2004年03期
5 杨晓华,姚卫星,段成美;确定性疲劳累积损伤理论进展[J];中国工程科学;2003年04期
6 幸坤涛,张家启,岳清瑞;钢结构吊车梁疲劳可靠性分析与评估[J];工程力学;2004年01期
7 郑宏,顾强;高层钢结构梁构件考虑损伤的弹塑性稳定分析[J];钢结构;2001年02期
8 任玉珊,李少甫;桥梁钢疲劳断裂性能比较研究和统计分析[J];钢结构;2003年04期
9 郑宏,俞茂宏;钢构件考虑损伤的有限元分析[J];甘肃工业大学学报;2003年01期
10 周储伟,杨卫,方岱宁;金属基复合材料的强度与损伤分析[J];固体力学学报;2000年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 任廷鸿;冲击载荷下疲劳损伤力学及锻锤基础的疲劳损伤分析[D];浙江大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹文贵,方祖烈,唐学军;排土场边坡稳定性有限元法研究及应用[J];四川有色金属;1998年01期
2 汪斌华,郭刚,于杰,涂铭旌;PC/ABS共混物的仪表冲击试验研究[J];工程塑料应用;2003年06期
3 冯权和;查五生;彭必友;;面向跌落仿真破坏的注射成型工艺优化[J];工程塑料应用;2010年05期
4 胡伟,赵考重,贾留东,王莉;九层组合砌体结构模型动力性能实测分析[J];四川建筑科学研究;2000年02期
5 赵海东,赵鸣,沈水明;超长钢筋混凝土结构的温度响应[J];四川建筑科学研究;2000年04期
6 傅丰,韩永康;采用频遇值的预应力混凝土抗裂性设计可靠度分析[J];四川建筑科学研究;2001年01期
7 邵军,程华,徐军;遗传算法在结构可靠性优化中的应用[J];四川建筑科学研究;2001年02期
8 屠海明,邓洪洲;桅杆结构风振疲劳分析[J];四川建筑科学研究;2001年02期
9 梁远森,徐建设,王步,李颖清;钢结构受弯构件塑性利用中的过度塑性变形问题[J];四川建筑科学研究;2003年01期
10 张琦彬,刘兴远;某砖混结构住宅楼墙体裂缝分析[J];四川建筑科学研究;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姚志刚;张萌;张伟;张君华;;压电复合材料层合梁的分叉、混沌动力学与全局动力学分析[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 陶俊林;刘彤;王汝恒;陈裕泽;;混凝土材料的高温静载压缩力学性能研究[A];第七届海峡两岸工程力学研讨会论文摘要集[C];2011年
3 林立志;李法新;;考虑弹塑性变形约束的裂纹尖端塑性区分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
4 王青平;白武明;王洪亮;;多重网格在二维泊松方程有限元分析中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
5 贾福杰;赵顺增;王涛;谭风国;韩团结;杭玉勇;武旭南;谭涛;;有限元预测温度场技术在博兴交通家园住宅工程的应用[A];2011年混凝土与水泥制品学术讨论会论文集[C];2011年
6 陈阳;田建锋;张灿;芦斐;刘鑫;;浅谈海洋工程建造常用的焊接设计[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
7 郭东芳;刘小辉;;浅谈建设项目总承包模式与业主的项目管理[A];河南省冶金行业低碳冶金与节能减排学术研讨会论文集[C];2011年
8 宋常;冯新;周晶;;高混凝土重力坝在强震作用下损伤破坏的数值模拟[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
9 张龑华;冯鹏;叶列平;;FRP抗屈曲加固轴心受压十字形钢柱的试验[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
10 卢荣根;;施工班组建设与管理在工程成本控制中的作用[A];电网工程造价管理优秀论文[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄西成;内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析[D];中国工程物理研究院;2010年
2 郭庆勇;非保守系统Fourier卷积型拟变分原理研究及应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 周平;柔体动力学初值问题拟变分原理及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 谭海涛;受水下爆炸载荷作用的船体结构可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 王学庆;考虑土—结构动力相互作用的巨型框架隔震悬挂结构动力响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闫丽梅;高层建筑结构自由振动分析的ODE方法[D];河南理工大学;2010年
2 赵大为;空间热循环和辐照环境对LF6铝合金焊接组织及性能的影响[D];河南理工大学;2010年
3 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
4 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
5 郭昭亮;含有预置缺陷的膨胀环动态断裂行为研究[D];中国工程物理研究院;2010年
6 李新蕾;金属磁记忆检测机理的试验研究与有限元仿真[D];南昌航空大学;2010年
7 吕海波;岩石三维内部裂隙扩展过程的数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
8 李洪琴;基于振动模态分析和BP网络的桥梁损伤识别研究[D];山东科技大学;2010年
9 王钊;桩—锚杆支护结构可靠性研究[D];山东科技大学;2010年
10 王权;起重机减速器变位斜齿轮副有限元仿真分析与研究[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谭鸿来;杨卫;;ATOMISTIC/CONTINUUM SIMULATION OF INTERFACIAL FRACTURE PART Ⅱ:ATOMISTIC/DISLOCATION/CONTINUUM SIMULATION[J];Acta Mechanica Sinica;1994年03期
2 杨卫;锁志钢;;GLOBAL VIEW OF MICROSTRUCTURAL EVOLUTION:ENERGETICS,KINETICS AND DYNAMICAL SYSTEMS[J];Acta Mechanica Sinica;1996年02期
3 陈剑平;岩土体变形的耗散结构认识[J];长春科技大学学报;2001年03期
4 赵永红,黄杰藩,侯建军,王仁;岩石细观破裂的实验观测研究及其对认识地震活动性的启示[J];地球物理学报;1995年05期
5 杨淳朴;何成宏;;鍛锤的振动和防振问题[J];锻压机械;1979年03期
6 杨雪春,杨国泰,何成宏,揭小平;5t电液自由锻锤隔振基础及其振动测试[J];锻压机械;2001年02期
7 申维;自组织理论和耗散结构理论及其地学应用[J];地质地球化学;2001年03期
8 唐春安,徐小荷;缺陷的演化繁衍与Kaiser效应函数[J];地震研究;1990年02期
9 陈陆平;潘敬哲;钱令希;;复合材料纤维/基体界面失效问题的参变量有限元数值模拟[J];复合材料学报;1993年01期
10 尹学军;振动控制在工业设备中的应用(一)[J];工程建设与设计;2003年08期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 程庆国;;我国桥梁工程的成就与展望[A];中国土木工程学会第八届年会论文集[C];1998年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戚承志,钱七虎;随机地震作用下损伤退化结构的可靠性评价[J];世界地震工程;2001年03期
2 赵谏理;;浅谈冶金企业钢结构建筑物的耐火保护[J];河北冶金;2006年01期
3 刘富桥;;钢结构常用表面除锈处理方法[J];南方建筑;2006年07期
4 完海鹰;郭裴;;CFRP加固钢结构的现状与展望[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年06期
5 雷丽颖;;浅议钢结构的防火设计[J];煤炭工程;2009年07期
6 李众;;工业厂房钢结构构件的防腐保护[J];中国新技术新产品;2009年17期
7 朱华;;钢结构构件稳定承载力分析简述[J];赤峰学院学报(自然科学版);2009年11期
8 邓晓华;;基于计算的钢结构抗火研究[J];中国新技术新产品;2011年07期
9 韩继云;常萍萍;张国强;孙斌;;钢结构安全性评估技术[J];建筑科学;2011年S1期
10 洪菲菲;;浅谈钢结构的防火设计[J];人民珠江;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱召泉;;钢结构构件稳定性的教学体会与总结[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
2 王寅大;蔺军;谢艳花;高继领;甘国军;;中央电视台新台址主楼钢结构构件加工制作与深化设计[A];首届全国钢结构施工技术交流会论文集[C];2006年
3 罗国权;;恶劣环境下钢筋混凝土结构的损伤及修复[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
4 李方财;陈其昕;徐侃;陈维善;吴琼华;;不同MRI特征在下颈椎韧带结构损伤的诊断价值[A];2005年浙江省骨科学术会议论文汇编[C];2005年
5 马军明;;钢结构模块化安装应运[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
6 赵银海;俞增强;;钢结构构件T形和角接焊接接头全熔透焊缝的焊接技术[A];第二届全国钢结构施工技术交流会论文集[C];2008年
7 魏富胜;郭祥云;许忠淮;;识别地震与爆炸的时间域新判据[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
8 滕军;涂胡兵;李祚华;和雪峰;;基于汶川地震震害分析的强震作用下结构累积损伤研究[A];防振减灾工程理论与实践新进展(纪念汶川地震一周年)——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年
9 刘秀丽;宁宁;;结构关键部位疲劳损伤动态实时监控技术综述[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2004年
10 高文学;刘运通;;岩石动态损伤机理及其应用研究[A];第七届全国工程爆破学术会议论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 任芙蓉;“晋铝华丽”集成节能抗震房走出山西[N];运城日报;2009年
2 记者 张中宝 通讯员 黄一笑 龙泉;大型钢结构项目落户海口[N];海南日报;2010年
3 徐超汪顺庆;高效优质源自科技领先[N];建筑时报;2008年
4 刘利娟;人民币汇改带来短线机会长期效应有待观察[N];期货日报;2010年
5 大通期货  文竹;如何选择豆油技术性指标[N];中国证券报;2006年
6 梅新育;调控措施应注意短期效应与中长期效应相悖[N];国际商报;2007年
7 本版编辑李蕾 姚晓丹 夏斐 贾博涵 沈绮云 钟一苇;捐助需考虑长期效应[N];光明日报;2007年
8 钟正;监管部门将加强股权激励监管[N];中国证券报;2008年
9 雷颖 张研婷;如何评价ERP实施绩效[N];财会信报;2006年
10 通讯员 黎方益;“鸟巢”钢结构施工技术再获大奖[N];建筑时报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴德飞;钢结构损伤累积至断裂及损伤负向激励的长期效应[D];浙江大学;2007年
2 金丹;多轴非规则载荷下低周疲劳寿命预测[D];天津大学;2004年
3 许洋铖;全波形时间域电磁接收系统及分辨力研究[D];吉林大学;2011年
4 王坤;大型汽轮机转子寿命问题研究[D];华中科技大学;2004年
5 马广阅;低层建筑冷弯薄壁型钢结构构件的试验与理论研究[D];武汉理工大学;2010年
6 王英玉;金属材料的多轴疲劳行为与寿命估算[D];南京航空航天大学;2005年
7 林大能;平巷掏槽爆破空孔尺寸效应及围岩频繁震动损伤累积特性研究[D];中南大学;2006年
8 廖俊;基于正交分解的随机振动响应分析与随机载荷识别研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 刘云;起伏地形大地电磁、时间域瞬变电磁二维数值模拟及直接反演法[D];成都理工大学;2012年
10 杨胜跃;迭代学习控制算法设计与优化研究[D];中南大学;2004年
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1 白聚会;空间网架结构在地震作用下考虑损伤累积的弹塑性分析[D];天津大学;2004年
2 田娇;地震作用下考虑损伤累积的单层球壳结构动力性能分析[D];天津大学;2010年
3 陈超;基于神经网络方法的钢结构构件的焊缝损伤识别[D];武汉理工大学;2002年
4 张大川;多轴疲劳损伤累积理论的研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 秦宇;随机载荷特征参数提取与疲劳寿命预测智能系统开发[D];东北大学;2008年
6 吕东伟;吊舱式时间域直升机航空电磁数据处理方法研究[D];成都理工大学;2011年
7 白剑;谈钢结构建筑的防火保护[D];天津大学;2006年
8 苏彩云;火灾下钢结构性能化防火设计的研究[D];西安建筑科技大学;2007年
9 王柯斯;基于瞬态传热的钢结构构件抗火分析[D];北京工业大学;2005年
10 高盼盼;水闸结构损伤的动力诊断研究[D];河北农业大学;2011年
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