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福建大型雕塑結構的疲勞分析!

發布日期:2020-11-27 作者:福建大型雕塑 點擊:

   由于大型雕像結構中經常存在手臂、飄帶等細長(cháng)的部件(jiàn),在長(cháng)期的風荷載反複作用下(xià)存在結構的疲勞問題,設計時必須予以足夠的重視。

   

大型雕塑

   ①分别計算(suàn)風荷載作用和消失時結構的應力分布情況

   

   ②通(tōng)過風荷載時程譜計算(suàn)結構的應力時程譜

   

   ③應用 Miner線性累積損傷理論和名義應力(SN)分析方法,采用 Goodman準則1風載下(xià)的疲勞問題

   

   自(zì)然界的風可分為(wèi)異常風和良态風,對很少出現的風,例如龍卷風,稱為(wèi)異常風,不屬異常風的則稱為(wèi)良态風,一(yī)般建築設計中所研究的風荷載為(wèi)後者,可表示為(wèi)順風向風力、橫風向風力和扭風力矩三種,而後兩種往往引起結構渦流共振,對結構的響應複雜(zá)一(yī)般鋼結構建築中不單獨考慮。

   

   根據大量風的實測資料可以看(kàn)出,在風的順風向時程曲線中,包含兩種成分:一(yī)種是長(cháng)周期部分,其值常在10mn以上(shàng):另一(yī)種是短周期部分,隻有幾秒(miǎo),根據上(shàng)述兩種成分,實際上(shàng)把風分為(wèi)平均風(即穩定風)和脈動風(常稱陣風脈動)來加以分析,平均風是在給定的時間間隔内,把風對建築物(wù)的作用力的速度,方向及其他物(wù)理量都看(kàn)成不随時間而改變的量,考慮風的長(cháng)周期遠(yuǎn)大于一(yī)般結構的自(zì)振周期,因面其作用性質相(xiàng)當于靜(jìng)力,離地面越近,風速越小(xiǎo),脈動風是由于風的不規則性引起的,周期較短,因面其作用性質是動力的,會(huì)引起結構的振動,它随高(gāo)度的增加而減少,脈動風相(xiàng)對于平均風來說要小(xiǎo)許多(duō),而且在一(yī)定高(gāo)度範圍内的建築物(wù)不可能(néng)受到(dào)很風荷載動力應。因此來說,動引起的結構内力的變化是小(xiǎo)應力值循環,不會(huì)成然面作用在結構上(shàng)的風荷載突然消失與風荷載存在時相(xiàng)比,結物(wù)的内力變化是很大的,研究結構在這種受力狀态下(xià)的玻勞問題更有意義。

   

   疲勞分析基本理論

   

   疲勞的定義當材料或結構受到(dào)多(duō)次重複變化的載荷作用後,應力值雖然沒有過材料的強度級甚至比彈性級限還(hái)低(dī)的情況下(xià)就(jiù)可能(néng)發生(shēng)破壞,這種在交變載荷重複作用下(xià)材料或結限,構的破壞現象,稱為(wèi)疲勞破壞。

   

   疲勞與斷裂是引起工(gōng)程結構和構件(jiàn)失效的主要的原因美國(guó)試驗與材料協會(huì)(ASTM)在“疲勞試驗及數據統計之有關術(shù)語的标準定義”( ASTM E20672)中将疲勞定義為(wèi):在某點或某些點承受擾動應力,且在足夠多(duō)的循環擾動作用之後形成裂紋或完全斷裂的材料中所發生(shēng)的局部的、結構變化的發展過程。

   

   疲勞的分類

   

   疲勞可從(cóng)不同的角度分類。根據研究對象的不同可以分為(wèi)材料疲勞和結構疲勞。材料疲勞研究材料的失效機(jī)理、化學成分和微觀組織對疲勞強度的影響,标準試樣的疲勞試驗方法和數據處理方法,材料的基本疲勞特性,環境和工(gōng)況的影響,疲勞斷口的宏觀和微觀形貌等,其特點是使用标準試樣進行試驗研究;結構疲勞則以零部件(jiàn)、接頭甚至整機(jī)為(wèi)研究對象,研究它們的疲勞性能(néng)、抗疲勞設計方法、壽命估算(suàn)方法和疲勞試驗方法,形狀尺寸和工(gōng)藝因素的影響,以及提高(gāo)其疲勞強度的方法。

   

   疲勞強度、疲勞級限與疲勞壽命

   

   疲勞強度的大小(xiǎo)是用疲勞級限來衡量的,所謂疲勞級限就(jiù)是指在一(yī)定循環特征R下(xià),材料或構件(jiàn)可以承受無限次應力循環而不發生(shēng)疲勞破壞的大應力S,一(yī)般用S,表示。因材料的疲勞級限随加載方式和應力比的不同而異,通(tōng)常以對稱循環下(xià)的疲勞級限作為(wèi)材料的基本疲勞級限。

   

   疲勞壽命是疲勞失效時所經受的應力或應變的循環次數,一(yī)般用N表示。試件(jiàn)的疲勞壽命取決于材料的力學性能(néng)和所施加的應力水(shuǐ)平。一(yī)般情況下(xià),材料的強度級限愈高(gāo)外加的應力水(shuǐ)平愈低(dī),試樣的疲勞壽命就(jiù)愈長(cháng);反之,疲勞壽命就(jiù)愈短。表示這種外加應力水(shuǐ)平和标準試樣疲勞壽命之間關系的曲線稱為(wèi)材料的SN曲線。


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關鍵詞:福建大型雕塑