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混凝土厚壁筒的疲劳性能研究

作　者: 蔡强
导　师: 赵华
学　校: 西南交通大学
专　业: 固体力学
关键词: 混凝土厚壁圆筒 疲劳寿命 两参数威布尔分布 动态特性 有限元方法
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着现代土木工程的不断进步和发展,大量混凝土结构,如桥梁、吊车梁、采油平台和核防御壳等,长期经受循环荷载的作用,疲劳破坏是其主要破坏形式之一。混凝土在单轴重复荷载作用下的疲劳性能,国内外已有较多的研究,而实际结构中的混凝土常处于复杂应力状态,这类混凝土疲劳试验资料还相当少。本文第一部分,在收集、总结大量的国内外资料的基础上,首先,介绍了混凝土疲劳性能试验研究的现状及相关理论,试验研究基本上分为两大类：受压疲劳试验和受拉疲劳试验；而相关理论大致可以归结为：疲劳损伤的机理、疲劳累积损伤及疲劳本构模型。然后,阐述了混凝土疲劳特性研究的基本理论及概念,并着重阐述了混凝土的疲劳寿命分布,即服从两参数威布尔分布；以及混凝土线性累积损伤准则和非线性疲劳累积损伤准则。第二部分是混凝土疲劳寿命研究,以吕培印教授等做的定侧压混凝土双轴压疲劳试验数据为基础,利用线性回归,验证定侧压下混凝土双轴压疲劳寿命服两参数威布尔分布；根据两参数威布尔分布的线性回归分析结果,给出了定侧压混凝土双轴压疲劳寿命的分布规律,同时提出了考虑不同侧应力比和存活率下的单对数疲劳方程。第三部分,以定侧压混凝土双轴压疲劳试验为背景进行有限元仿真模拟,根据试验中给出的混凝土破坏形态,分析了混凝土疲劳破坏的机理,提出了相应的破坏准则及疲劳失效准则；然后结合第三章给出的疲劳方程,运用有限元软件Ansys Workbench对定侧压下混凝土双轴压疲劳特性试验进行有限元仿真模拟,将模拟出的结果与试验结果进行了对比研究。第四部分,运用有限元软件MSC.Patran、Dytran模拟计算了混凝土厚壁圆筒的应力分布情况,给出了混凝土厚壁筒的应力—半径变化曲线、应力—时间变化曲线及混凝土内侧节点的速度、加速度及位移随时间的变化曲线；然后,利用提出的S-N疲劳方程对混凝土厚壁圆筒进行疲劳寿命的预测。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-22
  1.1 引言  11-12
  1.2 混凝土疲劳性能试验研究状况  12-16
    1.2.1 受压疲劳试验  12-14
    1.2.2 受拉疲劳试验  14-16
  1.3 混凝土疲劳性能理论研究状况  16-21
    1.3.1 混凝土疲劳损伤机理研究  16-17
    1.3.2 疲劳损伤累积  17-19
    1.3.3 概率理论和可靠度理论在混凝土疲劳问题中的应用研究  19-20
    1.3.4 混凝土疲劳本构模型研究现状  20-21
  1.4 本文的主要工作  21-22
第2章 混凝土疲劳特性研究的基本理论  22-33
  2.1 与疲劳研究相关的基本概念  22-23
  2.2 混凝土S-N曲线  23-25
  2.3 混凝土疲劳寿命分布  25-28
  2.4 疲劳累积损伤理论  28-31
    2.4.1 Palmgren-Miner线性累积损伤准则  29
    2.4.2 Bimbaum-Sauders均值Miner准则  29-30
    2.4.3 概率Miner准则  30-31
    2.4.4 Corten-Dolan非线性疲劳累积损伤理论  31
  2.5 疲劳裂纹扩展理论  31-33
    2.5.1 Parris公式  32
    2.5.2 Walker公式  32
    2.5.3 Irring公式  32-33
第3章 混凝土疲劳寿命研究  33-55
  3.1 试验概况  33-35
  3.2 两参数威布尔分布检验  35-44
  3.3 考虑存活率的疲劳寿命分布规律  44-50
  3.4 考虑存活率的S-N曲线  50-55
    3.4.1 疲劳方程  50
    3.4.2 考虑存活率的疲劳方程  50-55
第4章 定侧压混凝土双轴压疲劳有限元模拟  55-67
  4.1 有限元模型  55-56
  4.2 混凝土的破坏准则  56-57
  4.3 混凝土的疲劳失效准则  57
  4.4 不同测压比下的模拟  57-62
  4.5 不同测压比下的疲劳寿命曲线  62-67
第5章 混凝土厚壁圆筒的疲劳寿命预测  67-77
  5.1 有限元模型  67-70
  5.2 混凝土厚壁筒的材料模型  70-71
  5.3 疲劳寿命预测  71-77
    5.3.1 应力曲线  71-75
    5.3.2 疲劳寿命预测  75-77
第6章 结论  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  84

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构
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