下载文档原格式
FRP布加固RC吊车梁的疲劳累积损伤模型Abstract: The cumulative damage of the reinforced concrete (RC) crane girder occurred by overload, fatigue and other reasons in service may deteriorate the safety of the RC crane girders seriously. In this paper, in order to study the process of mechanical performance degradation of the RC crane girder is strengthened by CFRP strips under fatigue load, based on continuum damage mechanics concepts, a damaging variable is defined by residual flexural rigidity, and establishing fatigue progressive damage model which describes the process of damage and fracture. The law of progressive damaging of the RC crane girder strengthened with CFRP strips is studied under cyclic loading. The formula of the value of critical damage and the criterion of concrete progressive damage are obtained at fatigue failure. Finally, the numerical analysis is adopted to analyze the process of the evolution of the fatigue damage of the RC crane girder strengthened with CFRP strips. The results show that the fatigue damaging variable is measured by residual flexural rigidity of RC crane girder strengthened with FRP strips which takes on explicit physics meaning and the proposed model can correctly describe the damage and failure processes of strengthened RC crane girders, including the concrete cracking, debonding between CFRP strips and concrete, yield of steel bar and so on. Fatigue cumulativedamage model can provide reference for the analysis of finite element.Keywords: cumulative damage model, CFRP strips, residual flexural rigidity, RC crane girders1. 前言在近年的工业厂房使用情况调查与可靠性鉴定中发现，混凝土吊车梁存在严重的疲劳损伤现象，特别是重级、特重级工作制的吊车梁。
常用的疲劳损失模型
疲劳损失模型是一种用来估计材料在长期循环负载作用下的损
失的模型。
在工程设计中，疲劳损失模型是非常重要的，因为很多材料在使用过程中会受到长期的循环负载作用，如果不对疲劳损失进行合理的估算和预测，就会对材料的寿命和使用安全性产生严重的影响。
常用的疲劳损失模型有多种，其中比较常见的有极限应力法、极限应变法、能量法、裂纹扩展法等。
下面简单介绍一下这几种常用的疲劳损失模型：
极限应力法：该方法是基于材料在循环负载作用下的应力应变曲线，通过对应力应变曲线进行拟合，得到材料的极限应力。
然后根据材料的极限应力和实际应力的比较，来估算材料的疲劳寿命。
极限应变法：该方法是基于材料在循环负载下的应力应变曲线，通过对应力应变曲线进行拟合，得到材料的极限应变。
然后根据材料的极限应变和实际应变的比较，来估算材料的疲劳寿命。
能量法：能量法是一种基于材料在循环负载下的应力应变曲线和能量积累的理论，通过计算材料的应变能量和断裂能量，来估算材料的疲劳寿命。
裂纹扩展法：该方法是基于裂纹扩展理论，通过对裂纹扩展速率和裂纹长度的监测，来估算材料的疲劳寿命。
以上是常用的疲劳损失模型的简单介绍。
在实际工程设计中，应根据具体情况选择不同的疲劳损失模型，并结合实际测试数据进行合理的估算和预测，以保证材料的寿命和使用安全性。
纤维增强复合材料的疲劳损伤模型及分析方法纤维增强复合材料具有比强度高、比刚度高等优良材料性能,广泛应用于航空、航天等领域。
静载荷作用下复合材料的强度、刚度研究已取得了很大成果,随之而来被静强度所覆盖的复合材料疲劳成为关注的重点。
复合材料的疲劳损伤机理比金属材料更加复杂,针对不同材料、不同组分,复合材料的疲劳特性及失效模式不尽相同。
纤维增强复合材料是由纤维、基体以及界面所组成的各向异性材料,在疲劳交变载荷作用下其结构内部会产生基体微裂纹、基纤界面脱粘、分层和纤维断裂等四种基本破坏模式以及由于不同损伤相互耦合作用而形成的诸多综合破坏形式。
因此,研究疲劳交变载荷作用下复合材料内部的损伤演化机理,对复合材料的疲劳寿命进行预测具有重要的理论和工程意义。
本文从连续损伤力学理论出发,研究不同加载方式作用下纤维增强复合材料的疲劳损伤机理,预测复合材料层合板的疲劳寿命。
具体研究工作如下:1.以连续损伤力学理论和Ladevèze理论方法为基础,研究纤维增强复合材料单向层合板内部疲劳损伤演化机理。
将纤维增强复合材料偏轴单向层合板的疲劳损伤分为面内轴向、横向和剪切三种损伤模式,建立含损伤复合材料单向层合板本构方程,揭示疲劳载荷作用下面内横向和剪切损伤的耦合机理。
根据热力学原理,利用Gibbs自由能函数得到多轴疲劳载荷作用下损伤驱动力的一般表达形式,进而得到纯横向拉伸和纯剪切疲劳交变载荷作用下的损伤驱动力。
以不可逆热动力学理论为基础,建立考虑面内轴向、横向和剪切耦合作用的三种损伤演化方程。
分别利用玻璃纤维增强复合材料0o、90o和45o偏轴单向层合板疲劳试验拟合面内轴向、横向和剪切损伤演化方程参数。
提出考虑面内轴向、横向和剪切损伤模式的疲劳失效判据,建立纤维增强复合材料单向层合板疲劳损伤模型,分析其内部疲劳损伤失效机理,利用数值解法预测纤维增强复合材料偏轴单向层合板的疲劳寿命并与试验结果比较,验证模型的正确性。
作者： 万正东[1];唐峦[2];刘树江[2]
作者机构： [1]广东天联电力设计有限公司;[2]广东省电力设计研究院有限公司,广东广州510670
出版物刊名： 科技资讯
页码： 215-216页
年卷期： 2016年 第35期
主题词： 加权组合;整体损伤指标;局部损伤指标
摘要：该文介绍了加权组合法在地震整体损伤模型中的应用,即在局部损伤研究的基础上将各个结构构件的损伤指标按一定方式加权组合从而得到整体地震损伤指标的方法。
根据常见的几种加权组合方法,选取钢筋混凝土框架结构在ElCentro地震运动下进行时程分析,从而计算得到结构的整体损伤指标,并对计算结果进行总结与展望。
基于耗能历程等效的rc框架地震损伤评价
近年来，基于耗能历程的RC框架地震损伤评价技术受到越来越多的关注，这是一种
以空间能量要素为基础的数据化调查方法。
其主要思想是通过研究加速度-位移历程以及
损伤指数变化来评估构件的受力能力。
基于耗能历程的RC框架地震损伤评价分为三个步骤：第一步是首先分析构件的动力
响应。
它包括提取构件地震动力响应，建立构件能量变化历程，以及分析构件在给定地震
条件下的能量消耗。
第二步是定量评估构件的损伤指标。
通过计算构件的完整因子，计
算构件耗能比，以及测量构件正应力降低，然后捕捉构件损伤指数和应力分布的变化，以
求得构件损伤的准确量化值。
第三步是提出完整的损伤评价结果。
利用计算结果，综合考
虑构件的损伤指示、应力和变形，以及地震烈度和构件的机构组合，综合评价构件的地震
抗震能力及其工学有效性。
基于耗能历程的RC框架地震损伤评价技术由数据采集、分析、损伤诊断和结果汇总
四个部分组成，能够在大面积、高精度地检测框架钢筋混凝土构件的地震损伤程度。
精确
获取能量变化趋势，捕捉损伤指标的变化规律，有效增强了构件抗震性能的精确度，能够
更准确的按照构件的抗震性能排序，方便结构安全评估。
基于耗能历程的RC框架地震损伤评价技术具有计算量小、精度高、结果明显等优点，可以更有效提高抗震性能评估的准确度，为工程施工和设计提供准确有效的指导。
预应力frp加固rc梁的界面疲劳裂纹扩展规律预应力碳纤维增强混凝土（Pre-stressed Carbon Fiber-Reinforced Concrete, PCFRC）材料具有抗裂性能优良、工程应用更加方便、对环境无危害和低耗材等特性，在钢筋混凝土（Reinforced Steel Concrete, RC）结构的现有加固修复中具有一定的优越性，其中界面处理也是在PCFRC加固RC梁应用中的一个关键因素，以确保加固RC梁的结构性能的持久性及PCFRC加固RC梁的效果。
目前，关于PCFRC加固RC梁的界面疲劳裂纹扩展规律的研究主要集中在直接绑束方法（Direct Bonding Method）、化学锚固方法（Chemical-anchoring）和增强膜（Reinraged-Membrane）三种处理方法，而随着研究进展，其他处理方式也正在培育和探讨中。
以直接绑束方法而言，通常使用工业水泥（Industrial Cement）将PCFRC预应力混凝土粘牢到RC梁表面；但由于RC梁表面处理不当，往往存在砂浆（Mortar）缺陷及偏差等问题，在界面处理过程中容易产生裂纹（Crack），并影响界面结合效果，从而引发界面疲劳裂纹（Interface Fatigued Crack）扩展。
因此，直接绑束方法需要对表面处理进行严格控制，以做到紧实无裂缝，才能有效避免界面疲劳裂纹扩展；同时，要采取合理的预应力释放及施工技术调整措施，加快PCFRC预应力混凝土的凝结速率，使得界面处理更加凝固，同时预防界面疲劳裂纹扩展现象的发生。
而对于另外两种处理方法，化学锚固方法和增强膜，它们的重要性体现在改善界面质量上，即充分控制界面处缝的形状、加宽界面锚固距离等，可有效减少界面处缝过大带来的界面疲劳裂纹扩展，从而提高界面结合效果。
同时，要通过取代应力（Replacement Stress）或在界面表面预设预应力较高的介质层（Features Closely-spaced material Layer）等方式，消除裂纹的扩展概率，使界面处理更加紧密。
累计损失理论疲劳累积损伤理论研究综述 0 引言疲劳累积损伤理论是疲劳研究的关键问题之一。
对等幅载荷，用材料的S-N曲线可以估算出不同应力水平下至破坏的循环数。
但大多数实际的工程结构或机械的失效是由一系列变幅循环载荷产生的疲劳累积损伤造成的，无法用S-N曲线[2]直接计算寿命，此时就需要借助疲劳累积损伤理论。
疲劳累积损伤理论已经有数十年的发展，众多学者提出了很多模型，大致可以分为确定性的模型和基于可靠性设计发展起来的概率性模型。
确定性模型又可[3]分为线性损伤累积理论和非线性累积损伤理论。
有些学者根据各个理论的原理和特点，又将非线性累积损伤理论分为五类:基于损伤曲线法的非线性累积损伤理论;基于材料物理性能退化概念的非线性累积损伤理论;基于连续损伤力学概念的非线性累积损伤理论;考虑载荷间相互作用效应的非线性累积损伤理论;基于能量法的非线性累积损伤理论。
虽然模型众多，但Miner理论由于其简单实用性，仍然是最具工程应用价值的模型。
寻找一种既简单又符合实际疲劳累积发展规律的模型是当前疲劳研究的重要课题。
1 疲劳累积损伤理论任何一个疲劳累积损伤理论必定以疲劳损伤D的定义为基石，以疲劳损伤的演化为基础。
一个合理的疲劳累积损伤理论，其疲劳损伤D应该有比dDdN/ 较明确的物理意义，有与试验数据比较一致的疲劳损伤演化规律，以及使用比较[5]简单。
[3]构造一个疲劳累积损伤理论，不论它有效与否，必须定量地回答三个问题:1. 一个载荷循环对材料或结构造成多大损伤;2. 多个载荷循环时损伤是如何累加的;3. 失效时临界损伤有多大。
不同的疲劳累积损伤理论对上述三个问题有不同的回答。
下面对现在常用的一些疲劳累积损伤理论进行分类叙述。
1.1 线性疲劳累积损伤理论线性累积损伤理论是指在循环载荷作用下，疲劳损伤与载荷循环数的关系是线性的，而且疲劳损伤可以线性累加，各个应力之间相互独立和互不相关，当累加的损伤达到某一数值时，试件或构件就发生疲劳破坏。
