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2010年12月30日

【期刊论文】广义Paris公式预测沥青路面的疲劳寿命*

曾梦澜, 马正军, 易昕

湖南大学学报(自然科学版),2005,32(6):20~23,-0001,():

摘要

重复作用的交通荷载可以在路面沥青混合料细微缺陷或裂缝的尖端造成应力集中并以复杂的形式自上而下扩展,最终导致路面的疲劳开裂破坏。本文应用断裂力学的原理探讨沥青路面疲劳寿命的预测方法。计算与分析表明:广义Paris公式可以考虑沥青路面结构内材料复杂的裂缝扩展;沥青面层的疲劳寿命随着面层厚度的增加以近似线性的幂函数的形式增加;另一方面,沥青面层的疲劳寿命随着面层材料模量的降低以负指数的幂函数的形式增加。

关键词: 道路工程, 沥青路面, 疲劳寿命, 断裂力学 Paris公式

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2010年02月01日

【期刊论文】既有铁路钢桥的系统疲劳可靠度评估

王春生, 聂建国, 陈艾荣, 陈惟珍

清华大学学报(自然科学版),2005,45(9):1157~1161,-0001,():

摘要

既有铁路钢桥承受着日益繁重的交通荷载,其使用安全倍受关注。针对铆接结构多破坏模式和铆接多成份、多构件的疲劳失效特点,在建立铆接构件双角钢概率疲劳破坏模型的基础上,提出铆接钢桥系统疲劳可靠性分析模型。基于Monte Carlo 算法,建立计算系统疲劳失效概率的基本流程,编制用于铆接钢桥系统疲劳可靠性分析的大型程序 RBSPFF。将铆接钢桥系统疲劳可靠性分析模型应用于京九线赣江桥的疲劳可靠度评估。由赣江桥概率剩余寿命评估结果可知,若按保证桥梁的正常使用功能,上、下游铁路桥面系的超声波探测间隔分别为1.7a 和0.6a;若按保证主桁结构系统承载安全,则探测间隔为3.7a。

关键词: 既有铁路钢桥, 概率断裂力学 系统疲劳可靠度, 检测间隔

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2010年02月01日

【期刊论文】基于断裂力学的老龄钢桥剩余寿命与使用安全评估

王春生, 陈艾荣, 陈惟珍

中国公路学报,2006,19(2):42~48,-0001,():

摘要

提出了基于断裂力学评估老龄铆接钢桥剩余寿命与使用安全的基本方法。根据铆接构件的疲劳破坏特征,建立了铆接钢桥简化断裂分析模型。鉴于简化断裂分析模型的不足,建立了铆接构件断裂分析模型,该模型可合理计入铆接构造、钉载等对疲劳裂纹扩展的影响。运用板壳断裂力学有限元程序,经计算回归得到了铆接构件断裂分析模型的几何修正因子公式。按铆接构件简化断裂力学模型和构件断裂力学模型,计算了浙江路桥主要杆件的剩余寿命,结果表明: 按后者计算的剩余寿命均比前者降低约35%,可见钉载、钉孔应力集中等的影响是显著的。为保证正常使用功能,简化断裂分析模型和构件断裂分析模型的超声波探测间隔分别为4、2a;若按保证主桁结构承载安全,则探测间隔已超过100a,这样的探测间隔在一般情况下已无须考虑。

关键词: 桥梁工程, 老龄钢桥, 断裂力学 疲劳剩余寿命, 检测间隔, 断裂有限元模型

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2010年02月01日

【期刊论文】基于概率断裂力学的老龄钢桥使用安全评估

王春生, *王春生, 聂建国, 陈艾荣, 陈惟珍

工程力学,2006,23(6):102~106,-0001,():

摘要

我国交通线上存在大量老龄钢桥,这些老龄钢桥承受着日益繁重的交通荷载,其疲劳剩余寿命已受到桥梁管理部门的高度重视。为确保老龄钢桥的使用安全,避免不必要的维护与更换,建立老龄钢桥疲劳剩余寿命与使用安全评估方法十分必要。建立了反映老龄铆接钢桥疲劳破坏机理的脆断和韧断概率失效模型,给出了用于疲劳可靠性分析的极限状态方程,合理确定了随机变量的参数取值。建立了铆接钢桥构件单角钢概率疲劳破坏模型,基于Monte Carlo算法实现了铆接钢桥构件单角钢疲劳断裂失效概率的计算,编制了相应的概率断裂分析程序SAPFF。进而将铆接构件概率断裂模型应用于上海市浙江路桥的时变疲劳可靠度分析,并给出了浙江路桥概率疲劳剩余寿命评估结果与维护对策。

关键词: 老龄钢桥, 概率断裂力学 疲劳可靠度, 概率疲劳剩余寿命, 检测间隔

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2010年02月01日

【期刊论文】铆接钢桥剩余寿命与使用安全评估实例

王春生, 陈艾荣, 陈惟珍

同济大学学报(自然科学版)2006,34(4):41~46,-0001,():

摘要

将确定性与概率性评估方法应用于上海市浙江路桥剩余寿命安全评估. 基于Monte2Carlo法实现了应力谱模拟. 按Miner准则估算了构件检测优先级. 采用简化断裂力学模型计算了剩余寿命与探测间隔. 在合理确定随机变量参数取值和目标可靠度基础上,应用Monte2Carlo法实现了桥构件和结构系统疲劳可靠度计算,并确定了概率性探测间隔. 评估结果表明,结构系统疲劳可靠度、探测间隔要比单个构件的低. 确定性与概率性评估结果为该桥维护决策提供了依据.

关键词: 铆接钢桥, 剩余寿命, 断裂力学 概率断裂力学 疲劳可靠度评估, 探测间隔

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2010年02月01日

【期刊论文】铆接钢桥的系统疲劳可靠度评估

王春生, 陈惟珍, 陈艾荣

中国公路学报,2008,21(5):45~49,-0001,():

摘要

针对铆接钢桥的疲劳失效特点,在建立铆接钢桥构件整体断裂力学数值分析模型的基础上,提出铆接钢桥构件、结构系统疲劳断裂可靠性分析模型。基于Monte Carlo算法,编制用于铆接钢桥系统疲劳可靠性分析的大型程序。将铆接钢桥系统疲劳可靠性分析模型应用于浙江路桥的系统疲劳可靠度评估,概率剩余寿命评估结果表明: 若按保证桥梁的正常使用功能,超声波探测间隔为1.5年,该值要比按构件简化断裂力学分析模型计算的系统探测间隔(4年) 短,可见铆接构造、钉载等对概率疲劳寿命的影响是显著的。

关键词: 桥梁工程, 铆接钢桥, 概率断裂力学 系统疲劳可靠度, Monte Carlo算法

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2010年02月01日

【期刊论文】铆接钢桥剩余寿命与使用安全评估方法

王春生, 陈艾荣, 陈惟珍

同济大学学报(自然科学版),2006,34(3):325~330,-0001,():

摘要

基于疲劳累积损伤和断裂力学理论,建立了能表征铆接钢桥疲劳破坏行为的确定性评估方法. 进而基于铆接钢桥的疲劳随机损伤演化机理,针对铆接结构多破坏模式和铆接多成分、多构件的疲劳失效特点,建立了能反映铆接钢桥脆断和韧断疲劳破坏机制的构件概率疲劳模型和系统疲劳可靠性分析模型. 基于Monte-Carlo算法,进行铆接钢桥构件和结构系统疲劳断裂失效概率的计算,并编制了用于铆接钢桥系统疲劳可靠性分析的大型程序系统.

关键词: 铆接钢桥, 剩余寿命, 断裂力学 概率断裂力学 疲劳可靠度, Monte-Carlo 模拟

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2010年02月01日

【期刊论文】既有铁路钢桥剩余疲劳寿命的概率性评估

王春生, 王春生*, 陈艾荣, 聂建国, 陈惟珍

计算力学学报,2006,23(4):408~413,-0001,():

摘要

中国铁路线上大量既有钢桥承受着日益繁重的交通荷载,其疲劳剩余寿命与使用安全已受到桥梁管理部门的高度重视,为避免不必要的维护与更换,应建立合理的既有钢桥使用安全评估方法。在建立能反映铆接钢桥疲劳破坏机理的脆断和韧断概率失效模型基础上,给出了疲劳可靠性分析的极限状态方程,并合理确定了随机变量的参数取值。建立了铆接钢桥构件双角钢概率疲劳破坏模型,基于Monte Carlo算法实现了铆接钢桥构件双角钢疲劳断裂失效概率的计算,编制了相应的概率断裂分析程序DAPFF。进而将概率断裂力学评估方法应用于京九线赣江桥的时变疲劳可靠度分析,并给出了赣江桥概率疲劳剩余寿命评估结果与维护对策。

关键词: 既有铁路钢桥, 概率断裂力学 疲劳可靠度, 概率疲劳剩余寿命, 检测间隔

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2009年05月14日

【期刊论文】水泥混凝土路面早期裂缝的形成机理

姚令侃, 吴国雄, 易志坚

西南交通大学学报,2003,6(3):304-308,-0001,():

摘要

为了为混凝土路面设计和计算提供一种新的思路,从混凝土路面面层与基层之间的层间结合关系,定性分析了板底早期裂缝的形成机理,利用已有的模型计算混凝土收缩过程中由于基层的约束而产生的拉应力,并分析了这种拉应力对路面板早期开裂的影响。在此基础上,利用断裂力学的原理分析了早期裂缝对路面使用性能和疲劳寿命的影响。

关键词: 水泥路面, 早期裂缝, 收缩应力, 断裂力学

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2009年04月01日

【期刊论文】混凝土空心板动力损伤诊断研究

易伟建, 刘霞

计算力学学报,2001,11(4):1~5,-0001,():

摘要

利用4抉预应刀混凝土空心板的动力测试数据,对板的支承条件南损伤参数年进行了识别。识别板的支承条件时引入弹性支座-质量体系。利用实例的前四阶固有频率作为已知信息,直接采用牛顿法求解。根据板的损伤特征,从线弹性断裂力学为基础,推导了混凝土构件裂缝截面转动刚度表达式。然后利用特征值灵敏度分析和实测的固有频率变化裂缝的位置及裂缝程度进行了识别。

关键词: 混凝土空心板, 动力测试, 损伤诊断, 断裂力学

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2005年06月23日

【期刊论文】混凝土Ⅱ型断裂与破坏过程的三维非线性有限元数值模拟

徐世琅, 徐世烺, 赵艳华

水力发电学报,2004,23(5):16~21,-0001,():

摘要

本文基于作者及其合作者近年新提出的两端切口Ⅱ型断裂试件几何和相应的应力强度因子公式的基础上,建议一种无切口Ⅱ型断裂试件。然后对不同切口长度的Ⅱ型断裂试件和不同高度和宽度的无切口Ⅱ型断裂试件的断裂破坏过程采用以微面模型(Micro-Plane Model)为基础的三维非线性有限元分析商用程序进行数值模拟,发现无切口试件在韧带上由剪切应力集中引起剪切裂缝后,在韧带区形成纯Ⅱ型断裂和剪切裂缝扩展过程。然后较为系统地研究了试件宽度和试件高度对断裂破坏过程和断裂破坏形态的影响。

关键词: 结构工程, 混凝土Ⅱ型断裂特性, 非线性有限元数值模拟, 两端切口Ⅱ型断裂试件, 断裂力学

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2005年06月23日

【期刊论文】混凝土结构裂缝扩展的双G准则

徐世琅, 赵艳华, 徐世烺, 吴智敏

土木工程学报,2004,37(10):14~91,-0001,():

摘要

断裂力学基本上有两种分析裂缝稳定性的方法:应力强度因子法和能量法。在混凝土断裂性能的描述上两者应该是等效的。针对目前大多数混凝土断裂模型以应力强度因子型的断裂韧度作为判定准则,本文尝试从能量的角度出发,结合线弹性断裂力学和虚拟裂缝区上的黏聚力分布,以能量释放率G作为断裂性能判定参数,建立了混凝土结构裂缝扩展的双G准则。与双K断裂参数相对应,双G准则引入了两个重要的裂缝扩展判定参量:起裂断裂韧度GiniIc和失稳断裂韧度GunIc。其中,起裂断裂韧度Ginilc对应于起裂荷载Pini和初始裂缝长度a0;失稳断裂韧度GunIc对应于极值荷载Pmax和临界有效裂缝长度ac。根据线性渐进叠加假定,可以把(Pini,a0)和(Pmax,ac)代入线弹性断裂力学相对应的公式直接求得GiniIc 和GunIc。考虑到起裂荷载Pini的不易确定性,本文引入黏聚力分布引起的能量损耗GcIc,通过三者GiniIc 、GunIc和GcIc的关系,给出了起裂断裂韧度GiniIc和失稳断裂韧度GunIc的适用计算公式,并通过三点弯曲梁实验得到了验证。

关键词: 断裂力学 混凝土, 双K准则, 应力强度因子, 能量释放率, 黏聚力, 三点弯曲梁, 虚拟裂缝区

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2005年11月03日

【期刊论文】岩石介质中多裂纹扩展相互作用及其贯通机制的数值模拟*

唐春安, TAN G Chun-an , HUAN GM ing-li , ZHAN G Guo-min , J IAO M ing-ruo

地震,2001,21(1):53~58,-0001,():

摘要

运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,通过对岩石试样中预置的一组右行右阶雁列式裂纹扩展过程的数值模拟,研究了非均匀岩石介质中多裂纹扩展的相互作用模式及其贯通机制。数值模拟再现的受压混合型裂纹扩展过程中逐步演变的全场变形过程,以及与细观非均匀性有关的声发射和断续扩展模式的“岩桥”现象,清晰地揭示出多裂纹扩展的相互作用及其贯通机制。模拟结果说明,对于岩石这种地质介质而言,忽略其非均匀性影响,可能会掩盖岩石变形与破裂过程中的许多与非均匀性有关的特殊现象,包括声发射或微震模式、岩桥或雁行断裂等。

关键词: 非均匀性, 断裂力学 裂纹相互作用及贯通, 岩桥, 数值模拟

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