BS5400规范［4］将常幅疲劳极限ΔσL定义为当循环次数N＝107时对应的容许应力幅值。BS5400规范对不同细节S-N曲线参数规定如表8.1所示。表8.1BS5400规范对疲劳细节S-N曲线参数表8.2BS5400规范的部分疲劳细节分类BS5400规范的特点是规定了常幅疲劳极限，并且基于概率水平给出了结构构造细节在5种失效概率下的S-N曲线。......
2023-09-19
S-N曲线与线性累积损伤准则在桥梁可靠度分析中的应用
【摘要】：钢结构疲劳损伤的分析方法主要有两种：其一是基于S-N曲线和Palmgren-Miner线性累积损伤的方法，其二是基于Paris裂纹扩展模型的线弹性断裂力学法［11］。S-N曲线法在高周期疲劳性分析中应用较为广泛，虽然该方法提出时间较长，但在目前为止仍是疲劳分析的基础与重要方法。与S-N曲线法的临界损伤准则不同，LEFM方法将裂纹的萌生和扩展延伸至整个疲劳损伤过程，但必须是在假定结构存在初始裂纹的前提下。
钢结构疲劳损伤的分析方法主要有两种：其一是基于S-N曲线和Palmgren-Miner线性累积损伤的方法（S-N曲线法），其二是基于Paris裂纹扩展模型的线弹性断裂力学法（LEFM方法）［11］。S-N曲线法在高周期疲劳性分析中应用较为广泛，虽然该方法提出时间较长，但在目前为止仍是疲劳分析的基础与重要方法。在疲劳可靠度评估方面，S-N曲线能够给出细节疲劳极限状态方程，其应用范围较为广泛。与S-N曲线法的临界损伤准则不同，LEFM方法将裂纹的萌生和扩展延伸至整个疲劳损伤过程，但必须是在假定结构存在初始裂纹的前提下。针对本书的新建公路悬索桥，其裂纹尚未萌生，因此选取典型的SN曲线作为疲劳强度分析的基础。疲劳强度曲线的相关内容将在本节的下部分进行详细讨论。
钢结构疲劳分析的另一个重要研究基础是Palmgren-Miner线性累积损伤理论［12］。该理论认为结构的总疲劳损伤是由变幅应力循环所造成疲劳损伤的线性叠加，由此可得到钢结构的疲劳损伤表达式为：
式中，ni为应力循环次数；Ni为S-N曲线中常幅应力幅值为Si的应力循环总次数。
随机车流作用下钢箱梁的应力循环值具有变幅和高频特征，而各国规范中对S-N曲线的定义都是基于常幅疲劳应力或是常幅疲劳极限，不能直接应用S-N曲线方程反映应力幅值和应力循环次数的关系。将变幅疲劳应力Si转换为等效的等幅疲劳应力Seq，其表达式为［13］：
Miner准则所假定的疲劳破坏条件为D＞1.0，但大量试验结果表明疲劳破坏时D并不一定等于1.0，而可能是D＞1.0或D＜1.0［14］。这种情况的产生主要是由于：首先，应力循环有先后次序的影响，而Miner准则无法对其进行考虑；其次，各国的规范中都将应力循环进行了一定的限制，也就是低应力循环不对疲劳产生影响；最后，结构中还存在一些不确定性因素，比如材料的弹性模型及容重等，其裂纹扩展具有一定的随机性。这些因素都会对累积损伤产生一定程度的影响。因此，实际上结构的累积损伤尚未达到1.0时已破坏。
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2023-09-19
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2023-09-19
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2023-09-19
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2023-09-19
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2023-09-19
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2023-09-19
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2023-09-19
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