结构疲劳分析技术新进展
南海半潜式生产平台结构疲劳安全监测及评估研究
三、关键节点的疲劳试验研究
1、必要性及现有研究进展
为了验证基于有限元方法的平台疲劳分析结果的准确性，需要对关键节点进行 疲劳试验研究。通过疲劳试验，可以获得关键节点的真实疲劳性能参数和损伤 机理，为结构设计和优化提供依据。目前，国内外学者已经开展了一系列针对 深水半潜式平台的疲劳试验研究。
5、保护海洋环境：南海海域的海洋环境复杂多变，对半潜式生产平台的安全 性提出了更高的要求。通过有效的结构疲劳监测和评估，可以避免因平台损坏 导致的原油泄漏等环境事故的发生，保护海洋生态环境。
6、推动相关技术的发展：结构疲劳监测和评估涉及多个学科和技术领域，包 括材料科学、机械工程、电子工程、计算机科学等。通过在南海半潜式生产平 台上的应用和研究，可以推动这些技术的发展和创新。
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一、平台结构疲劳监测
半潜式生产平台结构的疲劳监测通常涉及多种技术手段，包括无损检测、声发 射监测和光纤传感等。无损检测技术，如超声波、射线探伤和磁粉探伤等，可 以在不损伤平台结构的前提下，检测出裂纹、腐蚀等损伤。声发射监测技术则 可以实时监测平台结构内部裂纹的产生和扩展，为结构的损伤评估提供依据。 光纤传感技术则利用光纤对物理量的敏感特性，可以实现对平台结构的实时、 远程和长期监测。
二、深水半潜式平台的疲劳分析
1、影响因素
深水半潜式平台的疲劳损伤受到多种因素的影响，包括波浪载荷、地震载荷、 平台结构形式、材料性能等。其中，波浪载荷和地震载荷是导致平台结构产生 疲劳损伤的主要因素。此外，平台结构形式和材料性能也会对疲劳损伤产生影 响。
高速公路路面结构的疲劳性能研究
高速公路路面结构的疲劳性能研究随着交通运输的发展和经济的快速增长，高速公路成为连接各地的主要交通干线。
而路面结构是高速公路的重要组成部分，其质量和性能直接关系到交通运输的安全和效率。
在长期的使用过程中，路面结构会承受重复的车辆荷载和环境影响，从而导致疲劳破坏的发生。
因此，对高速公路路面结构的疲劳性能进行研究具有重要意义。
一、疲劳性能的定义和影响因素疲劳性能是指材料或结构在受到交变荷载作用下，经过一定次数的循环加载和卸载后，产生破坏的能力。
研究高速公路路面结构的疲劳性能有助于评估其使用寿命和维护管理。
影响高速公路路面结构疲劳性能的因素有很多，包括：路面结构的材料特性、厚度、层间粘结性能、车辆荷载频率和强度、环境温度等。
需要通过实验和理论分析来确定这些因素对疲劳性能的影响程度。
二、疲劳性能测试方法高速公路路面结构疲劳性能的测试是通过对路面样品进行循环加载和卸载的实验来进行的。
常用的测试方法有静动力加速试验、疲劳寿命试验和动床试验等。
静动力加速试验是一种常用的疲劳性能测试方法。
该方法主要通过模拟实际车辆在路面上行驶时受到的荷载作用，来评估路面结构的疲劳响应。
它可以模拟不同车速、轴重和轮胎压力下的荷载条件，从而确定路面结构的疲劳性能。
疲劳寿命试验是一种通过对路面样品进行循环加载和卸载的实验，来评估路面结构的疲劳耐久性。
在试验中，通过测量路面样品的应力变化和变形情况，来确定其疲劳寿命。
动床试验是一种通过将路面样品放置在模拟车辆行驶的动床上，来模拟路面在实际使用中的动态响应。
通过测量路面样品的应力和应变变化，可以评估其疲劳性能和耐久性。
三、疲劳性能相关问题的研究进展近年来，疲劳性能相关问题的研究取得了一些进展。
研究者们通过实验和理论分析，初步确定了影响高速公路路面结构疲劳性能的关键因素，并提出了改善路面疲劳性能的措施。
一方面，研究者们通过调整路面结构的材料特性和厚度，提高了路面的抗疲劳能力。
例如，采用高强度和高韧性的路面材料，可以有效提高路面的疲劳寿命。
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介技术中心李加良0引言在纪念中国机械工程学会焊接学会成立四十周年和中国焊接协会成立十五周年时，学会和协会秘书处编写了一本纪念文集反映我国焊接技术各个研究方向的发展轨迹及焊接技术在各个行业的应用现状，笔者感到天津大学材料学与工程学院霍立兴等人的论文：“提高焊接接头疲劳性能的研究进展和最新技术”一文对我厂这种主要从事焊接结构件的生产企业有一定指导意义，因此缩编了此文以飨我厂读者。
自从焊接结构得到广泛应用以来，发现主要承受动载荷的焊接结构，在远没有达到其设计寿命时就出现断裂破坏现象，其中90%为疲劳失效。
近年来，各国科技工作者在这方面的研究已经取得了较大的成绩，但是焊接结构疲劳断裂事故仍不断发生，且随着焊接结构的广泛应用有所增加。
例如，九十年代末，高速客车转向架中焊接接头的疲劳断裂，以及水轮机叶片根部的疲劳断裂等，都给国家和企业造成了较大的经济损失。
1焊接结构疲劳失效的原因焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面：①焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材；而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。
这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；②早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；③工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式；④焊接结构日益广泛，而在设计和造过程中认为盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大；⑤焊接结构有往高速重载方向的发展趋势，对焊接结构承受动载能力的要求越来越高，而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。
2影响焊接结构疲劳强度的主要因素2.1静载强度对焊接结构疲劳强度的影响在钢铁材料的研究中，人们总是希望材料具有较高的比强度，即以较轻的自身重量去承当较大的负载重量。
土木工程结构检测鉴定与加固改造新进展及工程实例
土木工程结构检测鉴定与加固改造新进展及工程实例全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：土木工程结构检测鉴定与加固改造是土木工程领域的重要内容之一，对于老旧建筑的维护和更新起到了至关重要的作用。
随着科技的发展和工程技术的进步，土木工程结构检测鉴定与加固改造领域也在不断取得新进展。
本文将对这方面的最新进展进行探讨，并结合实际工程案例进行分析。
一、土木工程结构检测鉴定新进展1. 非破坏检测技术的应用传统的结构检测鉴定往往需要进行拆除或破坏性检测，给建筑带来了一定的损坏和成本。
而非破坏检测技术的应用，能够更加快速、精准地对建筑结构进行检测，同时避免了对建筑的破坏。
超声波检测、电磁波检测等技术在结构检测中得到了广泛的应用，为工程师提供了更多的可能性。
2. 智能化检测设备的发展随着人工智能和大数据技术的发展，智能化检测设备也逐渐走入土木工程的建筑现场。
智能化检测设备能够自动化、高效地对建筑结构进行检测分析，大大提高了检测的准确性和效率。
具有人工智能算法的无人机在结构检测中的应用，能够更加全面地勘察建筑结构，为后续的加固改造提供更准确的数据支持。
1. 新型材料的应用传统的结构加固改造往往采用钢筋混凝土等传统材料，然而随着新型材料技术的不断发展，如碳纤维复合材料、聚合物材料等，这些材料具有更高的强度和耐久性，能够更好地满足建筑加固改造的需求。
碳纤维加固技术在结构加固中得到了广泛应用，能够提高建筑的抗震性能和承载能力。
2. 全面性加固改造方案的设计传统的加固改造往往只注重于某一部分的结构加固，而忽略了整体性的优化设计。
而现在，土木工程师们更注重全面性加固改造方案的设计，从整体结构出发，结合材料、施工工艺等因素，制定更为全面、科学的加固方案。
这种全面性设计能够确保建筑结构的稳定性和安全性，同时也能够延长建筑的使用寿命。
三、工程实例分析以某老旧建筑的加固改造工程为例，该建筑位于城市中心地带，年代较久，存在严重的结构老化问题。
海洋结构物的疲劳寿命预测
海洋结构物的疲劳寿命预测在广袤无垠的海洋中，海洋结构物扮演着至关重要的角色，如海洋平台、船舶、海底管道等。
然而，由于海洋环境的复杂性和恶劣性，这些结构物在长期的使用过程中会受到各种交变载荷的作用，从而导致疲劳损伤的累积。
因此，准确预测海洋结构物的疲劳寿命对于保障其安全可靠运行具有极其重要的意义。
海洋结构物所面临的疲劳问题是一个复杂的多因素交互作用的结果。
首先，海洋中的波浪、海流、潮汐等自然力量会对结构物产生周期性的载荷作用。
这些载荷的大小、频率和方向都在不断变化，使得结构物内部的应力分布也处于动态变化之中。
其次，海洋环境中的腐蚀因素会削弱结构材料的性能，加速疲劳裂纹的萌生和扩展。
此外，结构物在制造和安装过程中可能产生的初始缺陷，以及在使用过程中的维修和改造等，都会对其疲劳寿命产生影响。
为了准确预测海洋结构物的疲劳寿命，需要综合考虑多个方面的因素。
材料特性是其中的关键之一。
不同的材料具有不同的疲劳性能，其强度、韧性、疲劳极限等参数都会直接影响结构物的疲劳寿命。
因此，在设计和分析过程中，必须对所选用的材料进行充分的研究和测试，以获取准确的材料疲劳性能数据。
结构设计也是影响疲劳寿命的重要因素。
合理的结构设计可以有效地降低应力集中，减少疲劳损伤的发生。
例如，采用圆滑的过渡结构、避免尖锐的拐角和突变的截面等，可以使应力分布更加均匀，从而提高结构的疲劳性能。
此外，结构的连接方式和节点设计也需要精心考虑，以确保载荷能够均匀传递，减少局部应力过高的情况。
载荷分析是疲劳寿命预测的基础。
通过对海洋环境中的波浪、海流等载荷进行准确的测量和模拟，可以获取结构物所承受的交变载荷的时间历程。
然后，运用适当的统计方法对载荷数据进行处理和分析，得到载荷的幅值分布和频率分布等特征参数。
这些参数将作为后续疲劳分析的输入条件。
在疲劳分析方法方面，目前主要有基于应力的方法和基于断裂力学的方法。
基于应力的方法是通过计算结构在交变载荷作用下的应力幅和平均应力，结合材料的疲劳性能曲线来预测疲劳寿命。
海上风机基础结构的疲劳及其可靠性研究现状
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State of the Art
N 曲线法得到的要 法得到的疲劳寿命通常比 S短。但是当结构构件承受较高的应力水平时， 疲 可用断裂 劳开裂阶段寿命占总寿命的比重较小， 力学方法计算得到更真实的疲劳寿命 。 按照计算疲劳损伤参量的不同可以将疲劳寿 命分析方法分为： 名义应力法、 能量法、 应力应变 场强度法、 功率谱密度法等。实际上， 各种方法适 ， 用于不同阶段 故选用不同计算方法的组合即形 N 曲线 成了计算疲劳全寿命的不同模式， 包括 S损失力学法与断裂力学 法加断裂力学法的模式、 法相结合的模式、 局部应力—应变法加断裂力学 ［2 ］ 的模式以及损失力学模式共四种 。 对应不同的 工程选用合适的模型是估算结构疲劳寿命的关键所 这也是目前需要进一步开展研究的重要课题。 在， API 规范［3］指出， 对导管架型结构需要进行 详细的疲劳分析， 建议采用谱分析方法； 对在水深 用韧性钢材建造、 具有高超静 小于 122 m 的水中， 定自由度构架的、 自振周期小于 3 s 的导管架型 平台的管节点可应用简化的疲劳寿命分析方法 。 吴芳和 根据 API 规范中相应的要求， 考虑风浪 ， N曲 流引起的疲劳载荷 通过简单疲劳分析法 （ S［4 ］
据和冰激振动理论， 提出了针对不同的海冰破坏 形式， 如挤压、 屈曲、 弯曲等， 分别计算管节点的疲 再进行叠加以得出其等效应力幅的 劳累计损伤， 该方法同时考虑了冰载相对时间和冰厚的 新方法， 随机性， 较一般采用的单一计算方法更为精确可靠。 选用分析海上风机基础结构的方法应该根据 不同的工况来确定， 但不管是哪种分析方法， 疲劳 寿命的估算都包含以下三部分的内容： ① 材料疲 劳行为的描述； ②循环载荷下结构的响应； ③疲劳 累积损伤法则。 2． 2 风波联合作用及波浪模型的选择
超高性能混凝土拉伸与疲劳性能研究进展
3、开展超高性能混凝土与其他材料的复合研究，拓展其应用范围；
4、研究和推广超高性能混凝土的绿色制备技术和环保性能，推动绿色建筑 发展。
参考内容二
超高性能混凝土（UHPC）是一种具有极高强度、耐久性和韧性的新型混凝土 材料。由于其优异的性能，UHPC已成为国内外土木工程领域的研究热点。本次演 示将介绍UHPC在国内外的研究进展。
三、UHPC疲劳性能研究
疲劳性能是决定结构物安全性的重要因素。由于疲劳引起的损伤是结构物破 坏的主要原因之一，因此对UHPC疲劳性能的研究至关重要。目前，关于UHPC疲劳 性能的研究主要集中在以下几个方面：
1、疲劳损伤机制：通过对UHPC进行疲劳试验，研究其在疲劳作用下的损伤 演变规律和机制，为其抗疲劳设计和应用提供理论依据。
五、结论
本次演示对UHPC拉伸与疲劳性能的研究进展进行了综述。通过对UHPC拉伸性 能和疲劳性能的研究现状进行总结，指出了存在的问题和未来研究方向。为了更 好地满足工程需求和提高结构安全性，未来需要在微观机制、多因素耦合作用、 耐久性、数值模拟与优化设计等方面进行深入研究。通过跨学科合作和实践应用， 将有助于推动UHPC在工程领域的发展和应用水平的提高。
二、UHPC拉伸性能研究
UHPC的拉伸性能是其基本力学性能之一，对其在服役过程中的安全性具有重 要影响。近年来，研究者们在UHPC的拉伸性能方面进行了大量研究。例如，通过 在UHPC中添加钢纤维或碳纤维等增强材料，可以有效提高其抗拉强度和韧性。此 外，通过优化配合比设计和制备工艺，也可以显著改善UHPC的拉伸性能。
2、疲劳寿命预测：基于大量试验数据，利用回归分析等方法建立UHPC疲劳 寿命预测模型，为其在工程实践中的安全应用提供技术支持。
3、疲劳损伤修复：针对已发生疲劳损伤的UHPC结构，研究有效的修复方法 和技术，以延长其使用寿命并降低安全隐患。
疲劳分析流程-fatigue
疲劳分析流程-fatigue摘要：疲劳破坏是结构的主要失效形式，疲劳失效研究在结构安全分析中扮演着举足轻重的角色。
因此结构的疲劳强度和疲劳寿命是其强度和可靠性研究的主要内容之一。
机车车辆结构的疲劳设计必须服从一定的疲劳机理,并在系统结构的可靠性安全设计中考虑复合的疲劳设计技术的应用。
国内的机车车辆主要结构部件的疲劳寿命评估和分析采用复合的疲劳设计技术，国外从疲劳寿命的理论计算和疲劳试验两个方面在疲劳研究和应用领域有很多新发展的理论方法和技术手段。
不论国内国外，一批人几十年如一日致力于疲劳的研究，对疲劳问题研究贡献颇多。
关键词：疲劳UIC标准疲劳载荷IIW 标准S-N曲线机车车辆一、国内外轨道车辆的疲劳研究现状6月30日15时，备受关注的京沪高铁正式开通运营。
作为新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路，京沪高铁贯通“三市四省”，串起京沪“经济走廊”。
京沪高铁的开通，不仅乘客可以享受到便捷与实惠，沿线城市也需面对高铁带来的机遇和挑战。
在享受这些待遇的同时，专家指出，各省市要想从中分得一杯羹，配套设施建设以及机车车辆的安全性绝对不容忽略。
根据机车车辆的现代设计方法，对结构在要求做到尽可能轻量化的同时，也要求具备高度可靠性和足够的安全性。
这两者之间常常出现矛盾，因此，如何准确研究其关键结构部件在运行中的使用寿命以及如何进行结构的抗疲劳设计是结构强度寿命预测领域研究中的前沿课题。
在随机动载作用下的结构疲劳设计更是成为当前机车车辆结构疲劳设计的研究重点，而如何预测关键结构和部件的疲劳寿命又是未来机车车辆结构疲劳设计的重要发展方向之一。
机车车辆承受的外部载荷大部分是随时间而变化的循环随机载荷。
在这种随机动载荷的作用下，机车车辆的许多构件都产生动态应力，引起疲劳损伤，而损伤累积后的结构破坏的形式经常是疲劳裂纹的萌生和最终结构的断裂破坏。
随着国内铁路运行速度的不断提高，一些关键结构部件，如转向架的构架、牵引拉杆等都出现了一些断裂事故。
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媒体文章
结构疲劳分析技术新进展
安世亚太 雷先华
众所周知，疲劳累积损伤是导致航空产品结构失效的主要原因之一，而结构失效往往给航空器带来灾难性后果，因而在现代航空产品设计中通常要求进行较为准确的结构疲劳寿命预测。
由于疲劳的形式和影响结构疲劳的因素都非常繁多，因而并没有一套放之四海而皆准的疲劳寿命预测算法，多数算法都只能在某些特定情况下才能获得满足工程精度要求的预测结果。
现代疲劳分析软件通常需要在通用疲劳算法的丰富性和先进性（核心）、有限元应力应变计算的准确性和精确性（基础）、以及针对特殊疲劳问题进行处理的方法多样性和完整性（全面）等方面进行持续不断的改进方能较好地满足工程设计的要求。
下面我们以安世亚太高级疲劳分析软件Fe-safe为例，简要阐述其在这些方面的新进展。
1．基于临界平面法的精确多轴疲劳算法
航空器上的零部件通常都是在多轴疲劳载荷作用下工作，此时，材料的循环应力应变关系由于受到加载路径的影响而变得相当复杂。
目前，多轴疲劳破坏的准则主要有三大类：应力准则、应变准则和能量准则。
众多分析及试验对比证明，组合最大剪应变和法向应变的Brown-Miller准则和Wang-Brown准则对于韧性材料具有最好的计算精度，而主应变准则则适合于脆性材料。
对于航空结构中常见的、而且是最复杂的多轴非比例加载情况，由于载荷间的相位关系在不断变化，结构中每个位置点处的主应力/应变、最大剪应力/应变等参数的方向（所在平面）都是随加载历程而不断变化的，也就是说损伤累积在每个位置处都有方向性。
对于很多软件所采用的Wang-Brown准则，它无法直接考虑这种方向变化性，只是利用了一个附加的材料参数来考虑法向应变对裂纹萌生的影响。
Fe-safe独特地提供了“临界平面”算法来配合Brown-Miller准则、主应变准则等，以获得最好的计算精度。
临界平面法的核心思想是：将每个位置处的应变分解到按某种规律变化的一系列平面上，计算每个平面上的损伤，以这些平面中的最小寿命作为该位置的寿命。
2．独特的焊接结构疲劳算法
焊接连接是航空器上非常常见的结构连接方式，在航空结构设计中具有非常重要的地位，但焊接部位同时也是最容易产生疲劳裂纹问题的位置。
现有疲劳分析软件几乎无一例外都是按照“焊接分类”（如英国BS7608标准）的方法来进行焊接结构疲劳分析的，该方法在大量工程实例的基础上根据预期的疲劳裂纹位置而将焊接结构分为数个类型（B、C、D、E、F、F2、G、W等），每个类型对应一条相互平行的S-N曲线用于疲劳评估。
因此，在焊接结构疲劳分析中存在两个主要问题极大地影响了其工程应用：一是焊接分类的标准难以把握（事实上焊接类型是无穷多的）；二是由于焊接位置通常都是应力集中位置，难以精确计算应力分布。
媒体文章
2006年最新版本的Fe-safe 引入了一个全新的“Verity ”模块，可以很好地解决上述问题。
该模块的核心技术来源于美国著
名的科技研发公司Battelle 的JIP （Joint
Industry Project ）项目研究成果，其主要
技术特点如下：
1) “网格不敏感”结构应力计算方
法SSM （Mesh-insensitive Structural
Stress Method ）
具有有限元分析经验的人都非常清楚，有限元网格的大小（疏密）对结构应
力计算的结果有较大影响，在应力集中位置（焊接位置通常有应力集中），其影响更大，因此非常不利于疲劳寿命的准确预测。
Battelle 的专利技术“Mesh-insensitive Structural Stress Method ”是在各通用有限元分析程序（ANSYS 、NASTRAN 、ABAQUS ）的计算结果基础上，针对板壳、实体等结构连接形式，专门开发了一系列专用后处理程序修正计算结果，使得最终的计算结果不具有网格敏感性，即在各种网格情况下都能获得精确一致的应力数据。
2) 采用一个统一的“主S-N 曲线”（Master S-N Curve ）预测焊接疲劳
如前所述，传统的焊接疲劳分析技术采用的是
焊接分类法，以一系列相互平行的基于名义应力的
S-N 曲线来描述各种不同焊接连接方式在不同加载
状态下的疲劳特性。
Battelle 科研人员在前述“网格
不敏感”结构应力计算方法的基础上，考虑应力集
中、厚度、载荷等因素对焊接疲劳寿命的影响，研
究出一个“等效结构应力幅参数”，将上述“基于
名义应力的焊接分类S-N ‘曲线簇’”“压缩”成一
个单一的基于等效应力的“主S-N 曲线”。
为了验证
该“主S-N 曲线”的有效性，Battelle 对比分析了自
1947年以来的数千个焊接疲劳试验数据，这些试验
数据涵盖各种不同的焊接类型、焊板厚度、载荷模
式等，具有极好的预测效果。
国际著名的疲劳设计专家、福特公司的Hari Agrawal 博士是这样称赞Verity 技术的：“这是一个强大的、极具包容力的方法。
无论谁使用，都会得到一致的答案。
不管是什么样的疲劳载荷、也不管是什么样的焊接类型，采用该技术进行模拟都将提供精确预测焊缝疲劳寿命的方法。
”
3． 特殊疲劳问题处理技术
Fe-safe 集成了大量的针对特殊疲劳问题的处理技术，大大扩展了其应用范围和应用方便性。
这些技术包括：旋转机械/热力机械专用疲劳计算模块、高温/蠕变/
铸铁
/概率等专
基于名义应力的S-N 数据分布（焊接分类曲线）和基于等效应力幅参数的S N 数据（主S N SSM 方法在各种网格尺度下都可获
媒体文章用疲劳分析技术、可考虑缺口敏感性/表面加工/残余应力等各种影响疲劳寿命的因素、内置材料库含数百种材料的疲劳特性数据等等，这些技术使Fe-safe对航空产品的疲劳分析
设计具有非常独特的优势。