[发明专利]一种焊接钢桥结构的疲劳寿命计算方法

权利要求书

1.一种焊接钢桥结构的疲劳寿命计算方法，其特征在于，包括：

S1：建立考虑平均应力修正的钢材疲劳抗力的全空间S-N曲线模型；

S2：考虑焊接残余应力和车辆荷载应力的耦合效应，计算钢桥焊接细节的真实应力时程；

S3：利用雨流计数法对所述真实应力时程进行处理，并基于处理结果计算应力幅、平均应力和单次通车下的应力循环次数；

S4：利用建立的所述考虑平均应力修正的全空间S-N曲线模型，计算与所述应力幅、平均应力相对应的总应力循环次数；

S5：基于所述单次通车下的应力循环次数以及总应力循环次数，计算钢桥焊接细节的疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的焊接钢桥结构的疲劳寿命计算方法，其特征在于，所述建立考虑平均应力修正的钢材疲劳抗力的全空间S-N曲线模型具体包括：

S11：建立对称循环下钢材的全空间S-N曲线模型的基本公式：

σ_-1＝a(N+B)^b+c (1)

式中，σ_-1为对称循环下的应力幅，N为所述应力幅对应的疲劳寿命，参数a,c,B参见式(2)，参数b与材料有关；

其中，

σ_k＝0.5σ_u (5)

式中，σ_u为材料的极限拉伸强度，Hv为材料硬度；1,σ_u分别为所述曲线模型的起始点对应的疲劳寿命和应力幅；N_k,σ_k分别为所述曲线模型的第二个拐点对应的疲劳寿 命和应力幅；N_GCF,σ_GCF分别为所述曲线模型的终止点对应的疲劳寿命和应力幅；

S12：Goodman方程如式(6)所示：

(σ/σ_-1)+(σ_m/σ_s)＝1 (6)

式中，σ_s为材料屈服强度；σ_-1是对称循环下的应力幅；σ和σ_m是任意循环下的应力幅和平均应力；

S13：由式(6)解出σ_-1，如式(7)所示：

S14：根据(7)式和(1)式，即得考虑平均应力σ_m修正的全空间S-N曲线模型，如式(8)：

3.根据权利要求1所述的焊接钢桥结构的疲劳寿命计算方法，其特征在于，所述步骤S2，具体包括：根据钢桥结构设计图纸，首先建立包含焊接细节的全桥有限元模型，进而采用生死单元技术和热-结构耦合方法进行焊接细节的焊接过程模拟，焊接过程模拟完成后，继续施加车辆荷载，考虑焊接残余应力和车辆荷载应力的耦合效应，得到焊接细节的真实应力时程σ_t。

4.根据权利要求1所述的焊接钢桥结构的疲劳寿命计算方法，其特征在于，所述步骤S5根据公式(9)计算钢桥焊接细节的疲劳寿命T：

其中，m为每年车流量，单位次/年，n_i为单次通车下的应力循环次数，N_i为平均应力相对应的总应力循环次数。