RC框架结构地震均匀损伤优化设计 被引量：8

1

作者 白久林 陈辉明 +1 位作者 孙博豪 金双双 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期179-188,共10页

地震均匀损伤失效模式是指结构在强震下各楼层的损伤大小相同、侧向变形近似,并具有全局化的耗能机制,是结构较理想的破坏模式。提出了考虑土-结构动力相互作用影响的RC框架结构地震均匀损伤优化设计方法。以结构层间位移角均匀化为目标... 地震均匀损伤失效模式是指结构在强震下各楼层的损伤大小相同、侧向变形近似,并具有全局化的耗能机制,是结构较理想的破坏模式。提出了考虑土-结构动力相互作用影响的RC框架结构地震均匀损伤优化设计方法。以结构层间位移角均匀化为目标,以梁柱构件截面配筋为优化变量,考虑材料成本约束和配筋率等约束,融合结构层间位移角分布和梁柱构件转角大小,提出了基于优化准则法的RC框架结构均匀损伤优化设计方法。基于非线性温克尔地基梁模型(BNWF),建立了能够考虑土-结构相互作用的RC框架结构分析模型。以两个5层和12层结构为例,研究了收敛参数对收敛速度和收敛稳定性的影响规律,分析了优化过程中各楼层配筋转移情况,对比了优化前、后结构的梁柱转角大小和层间位移角分布。结果表明,该文优化方法可使结构的损伤分布更加均匀,降低结构的最大层间位移角,提高结构的抗震能力。 展开更多

关键词 均匀损伤 优化准则法 RC框架结构 土-结构相互作用 抗震性能

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基于均匀变形和混合智能算法的框架结构抗震优化设计 被引量：8

2

作者 何浩祥 王文涛 吴山 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期113-121,共9页

结构在地震作用下发生均匀损伤或均匀变形可以避免出现薄弱层和集中损伤,且结构整体抗震性能可得到全面提升。以此为目标对结构进行抗震优化设计具有重要的理论和工程意义,但相关的理论和规律性研究尚不够系统深入。针对目前结构优化算... 结构在地震作用下发生均匀损伤或均匀变形可以避免出现薄弱层和集中损伤,且结构整体抗震性能可得到全面提升。以此为目标对结构进行抗震优化设计具有重要的理论和工程意义,但相关的理论和规律性研究尚不够系统深入。针对目前结构优化算法计算效率较低的不足,提出基于差分进化算法和粒子群算法的混合智能算法,并给出结构优化计算流程。针对弯剪型框架结构,以弹性动力时程分析中结构各层的层间相对位移相等为优化目标,基于混合智能算法对结构楼层刚度进行优化设计,获得了楼层刚度的最优分布规律。在此基础上研究了地震动随机性和梁柱刚度比等因素对优化结果和刚度分布规律的影响。基于曲线拟合和等效理论分析,建立楼层最优刚度比和等效最优截面尺寸比的多项式函数。通过与现有研究成果的对比,验证所建立的经验函数具有较高的精度,可为面向均匀变形的结构优化设计提供准确有效的参考依据并可提高计算效率。 展开更多

关键词 结构优化 最优刚度分布 均匀损伤 弯剪型结构 智能算法

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面向均匀损伤的RC框架结构抗震优化设计方法

3

作者 吴山 何浩祥 兰炳稷 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期210-221,共12页

RC框架结构在地震作用下多出现局部楼层损伤明显或抗力不足问题,通过对抗侧力构件性能的合理优化可实现各楼层损伤程度相近的设计效果,消除薄弱层,达到更为理想的均匀损伤分布模式。提出RC框架结构的均匀损伤设计方法,以各楼层损伤指数... RC框架结构在地震作用下多出现局部楼层损伤明显或抗力不足问题,通过对抗侧力构件性能的合理优化可实现各楼层损伤程度相近的设计效果,消除薄弱层,达到更为理想的均匀损伤分布模式。提出RC框架结构的均匀损伤设计方法,以各楼层损伤指数相等或相近为优化目标,各层框架柱配筋率为优化变量,通过智能算法与有限元平台协同计算技术,实现RC框架结构均匀损伤优化设计,并采用弹塑性时程分析和IDA方法对优化效果进行验证分析。结果表明,通过智能算法优化框架柱配筋方案可以有效调控结构各层损伤程度,不同地震波作用下结构最优配筋率分布是不完全相同的,并且框架柱的最优配筋率分布也未呈现明显的统计规律,但将不同地震波下优化结果的均值作为框架柱配筋方案可以提高结构抗震能力,该优化方法合理有效。 展开更多

关键词 均匀损伤 优化设计 RC框架 智能算法 易损性分析

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高层钢结构基于均匀损伤设计的整体抗震能力提高方法 被引量：5

4

作者 孙爱伏 侯爽 欧进萍 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2012年第2期74-81,共8页

本文主要研究如何通过合理设计来提高高层钢结构的整体抗震能力。首先,给出了高层钢结构的非线性计算模型;其次,建立了高层钢结构在强地震动作用下的倒塌失效模式的极限状态判别准则;然后,通过模态pushover分析,研究了高层钢结构在水平... 本文主要研究如何通过合理设计来提高高层钢结构的整体抗震能力。首先,给出了高层钢结构的非线性计算模型;其次,建立了高层钢结构在强地震动作用下的倒塌失效模式的极限状态判别准则;然后,通过模态pushover分析,研究了高层钢结构在水平地震作用下的损伤规律;最后,重点研究了高层钢结构的整体抗震能力的提高方法,提出了均匀损伤的设计方法,该方法通过消除结构的薄弱层,来达到提高高层钢结构的整体抗震能力的目的。通过对两栋20层的高层钢框架结构进行极限时程分析和极限pushover分析,验证了文中提出的均匀损伤的设计方法的可行性。本文的工作可为高层钢结构的抗地震倒塌设计提供参考依据。 展开更多

关键词 高层钢结构 整体抗震能力 均匀损伤 提高

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面向均匀损伤的不等高墩连续刚构桥抗震优化分析 被引量：4

5

作者 何浩祥 黄磊 +1 位作者 吴山 丁佳伟 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1461-1473,共13页

高墩桥梁的桥墩端部在地震作用下易产生严重损伤和显著的塑性铰破坏,且各桥墩损伤程度并不相同,易出现单一桥墩严重破坏而导致桥梁整体功能失效的情况,并未充分发挥桥梁整体抗震能力.为了实现桥梁抗震性能优化设计,提出桥梁均匀损伤设... 高墩桥梁的桥墩端部在地震作用下易产生严重损伤和显著的塑性铰破坏,且各桥墩损伤程度并不相同,易出现单一桥墩严重破坏而导致桥梁整体功能失效的情况,并未充分发挥桥梁整体抗震能力.为了实现桥梁抗震性能优化设计,提出桥梁均匀损伤设计的理念.在此基础上选用基于弹塑性耗能差的损伤指标进行损伤量化分析,并提出单肢墩、双肢墩考虑桥墩构成的时变塑性铰长度的概念和计算方法,进而确立均匀损伤的桥梁优化设计的流程.以一不等高墩连续刚构桥为例,实现面向均匀损伤的抗震优化设计和分析.针对原方案、普通提升方案和均匀损伤优化方案,利用塑性铰处损伤指数、墩顶位移、墩底耗能、时变塑性铰长度等指标以及地震易损性分析等方法进行精细对比分析,由结果可知,在各性能指标方面,均匀损伤优化后方案较原方案和普通提升方案均有所提升,表明面向均匀损伤的桥梁优化设计可以显著提高桥梁整体抗震性能. 展开更多

关键词 损伤指数 抗震优化 塑性铰长度 易损性分析 均匀损伤

原文传递

考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究 被引量：4

6

作者 何浩祥 王文涛 范少勇 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期94-103,149,共11页

如果结构在外部激励下产生均匀损伤或均匀变形,则可避免出现薄弱层且可提高承载能力和安全性,以此为目标进行结构优化具有重要意义。将弯剪型结构简化为连续变截面悬臂杆,假定结构截面函数具有自然指数型和幂函数型等形式,将地震和风荷... 如果结构在外部激励下产生均匀损伤或均匀变形,则可避免出现薄弱层且可提高承载能力和安全性,以此为目标进行结构优化具有重要意义。将弯剪型结构简化为连续变截面悬臂杆,假定结构截面函数具有自然指数型和幂函数型等形式,将地震和风荷载等外部激励等效为均布、倒三角和惯性相关等三种荷载分布模式。根据均匀变形准则将结构绝对位移曲线关于高度的二次导数为零作为优化目标,建立结构连续化位移方程并进行优化求解,获得了考虑荷载分布形式的弯剪型结构最优刚度和截面分布解析解。理论和数值分析结果表明:截面按幂函数变化的结构能够实现均匀损伤,不同荷载分布模式下的最优刚度或截面分布有所不同。有限元静动力分析结果进一步验证了解析解的准确性和实用性。 展开更多

关键词 均匀损伤 最优截面 刚度分布 层间位移角 地震作用

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适用于滞变性能退化结构体系抗震设计的新型侧向力模式

7

作者 白久林 孙博豪 金双双 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第20期223-231,共9页

基于规范格式的抗震设计侧向力模式主要是基于弹性结构系统的动力特性获得的,这与强震下结构的非线性地震响应具有不兼容性,不能很好的预测和控制结构的地震损伤。基于强震均匀损伤的抗震理念,提出了滞变性能退化结构体系抗震设计的新... 基于规范格式的抗震设计侧向力模式主要是基于弹性结构系统的动力特性获得的,这与强震下结构的非线性地震响应具有不兼容性,不能很好的预测和控制结构的地震损伤。基于强震均匀损伤的抗震理念,提出了滞变性能退化结构体系抗震设计的新型侧向力模式。建立了以峰值指向性改进I-K模型为基础的分析模型,构建了结构的均匀损伤优化设计程序,系统研究了收敛参数、地震动特性、目标延性、结构周期、阻尼比、软化刚度系数、材料延性能力、材料循环退化速度等对新型侧向力模式的影响。提出了以结构基本周期、目标延性和楼层相对高度为变量的新型侧向力模式量化表达式。结果表明,采用新型侧向力模式设计的结构,能实现结构的损伤分布均匀化,降低结构的地震响应,提高结构的抗震性能。 展开更多

关键词 均匀损伤 侧向力模式 抗震性能 优化设计 抗震设计

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基于地震均匀损伤的钢筋混凝土框架结构新型侧向力模式

8

作者 白久林 刘明辉 +1 位作者 孙博豪 陈辉明 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第3期1-8,共8页

结构在强震下形成均匀损伤状态时,各楼层的层间侧向变形近似相等、损伤大小相同,结构各部位的材料性能均得到充分发挥,易于形成整体化的屈服模式和耗能机制。基于优化准则法,考虑结构的整体损伤和局部损伤大小,构建了钢筋混凝土框架结... 结构在强震下形成均匀损伤状态时,各楼层的层间侧向变形近似相等、损伤大小相同,结构各部位的材料性能均得到充分发挥,易于形成整体化的屈服模式和耗能机制。基于优化准则法,考虑结构的整体损伤和局部损伤大小,构建了钢筋混凝土框架结构地震均匀损伤优化设计程序;基于非线性温克尔地基梁模型(BNWF),建立了能够考虑土结构动力相互作用的钢筋混凝土框架结构分析模型。分别以5层和8层结构为例,对其进行均匀损伤优化设计和关键收敛参数分析,对比研究了优化前后结构配筋、梁柱转角和结构最大层间位移角的变化情况。基于两个均匀损伤优化设计结构的层剪力分布,以中国抗震规范的侧向力模式为基础,提出了新型抗震设计侧向力模式。 展开更多

关键词 均匀损伤 侧向力模式 钢筋混凝土结构 框架结构 土结构相互作用 优化准则法

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基于多维数据耦合-小波变换的固支梁损伤特征识别方法

9

作者 郭佳 管德清 +1 位作者 王玉奎 钟俊萍 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3406-3420,共15页

为了解决固支梁的损伤特征识别问题,提出基于多维数据耦合-小波变换的固支梁损伤特征识别方法。以均匀损伤和非均匀损伤为研究对象,提出非均匀损伤的简化思路。以固支梁的应变模态为损伤参数,对梁进行多维切片,从而将梁不同维度的应变... 为了解决固支梁的损伤特征识别问题,提出基于多维数据耦合-小波变换的固支梁损伤特征识别方法。以均匀损伤和非均匀损伤为研究对象,提出非均匀损伤的简化思路。以固支梁的应变模态为损伤参数,对梁进行多维切片,从而将梁不同维度的应变模态独立以便获取各维度应变模态数据,通过多维数据耦合方法将不同维度的应变模态数据耦合,放大损伤特征,使单维应变模态数据具有多维特性。对耦合数据进行小波变换得到耦合数据的小波系数图,对比小波系数图中奇异点位置的奇异性大小识别固支梁的损伤特征(损伤位置与形状)。含均匀损伤与非均匀损伤固支梁的数值模拟与试验分析表明:多维数据耦合能有效放大损伤特征,使得小损伤在实际工程中能被识别;同一工况下损伤程度越大则其对应的小波系数奇异性也越大,因此根据小波系数的奇异性大小能有效识别固支梁的损伤位置与损伤形状;在试验情况下,多维耦合数据的小波系数能有效规避边缘效应,使得固支梁的边缘损伤特征能被识别。上述研究表明所提出的损伤识别方法能有效解决固支梁损伤特征识别问题,为解决基于小波变换损伤识别方法在损伤特征识别方面的不足提供了途径,并能有效解决实际结构的边缘损伤识别问题,为实际结构的损伤识别提供理论依据和技术支持。 展开更多

关键词 非均匀损伤 损伤特征识别 多维数据耦合 小波变换 结构试验

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考虑载荷交互影响的非均匀损伤累积模型

10

作者 吴志峯 高建雄 +1 位作者 徐蓉霞 朱鹏年 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第22期2659-2664,2673,共7页

为研究金属构件的疲劳损伤演化规律,建立了考虑载荷交互影响的非均匀损伤累积模型及寿命预测理论。首先,提出一种恒幅载荷下基于剩余寿命的非均匀疲劳损伤模型。其次,阐述了载荷加载次序效应,并证明该非均匀损伤模型可考虑载荷加载次序... 为研究金属构件的疲劳损伤演化规律,建立了考虑载荷交互影响的非均匀损伤累积模型及寿命预测理论。首先,提出一种恒幅载荷下基于剩余寿命的非均匀疲劳损伤模型。其次,阐述了载荷加载次序效应,并证明该非均匀损伤模型可考虑载荷加载次序效应。再次,验证了载荷间的相互作用,提出相邻两级载荷存在相互影响,定义并引入了载荷交互影响因子,建立了等效损伤新模型。最后,将非均匀损伤模型与等效损伤新模型结合,构造了多级变幅载荷下的非均匀损伤模型。以30NiCrMoV12钢和Al-2024-T45合金的两级载荷加载试验数据进行寿命预测,通过与多种模型进行对比,验证了所提模型可较好地预测疲劳寿命。所提模型对金属的损伤演化规律有一定参考价值。 展开更多

关键词 损伤演化规律 非均匀损伤模型 损伤等效法则 交互影响因子 疲劳寿命预测

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非均匀损伤介质中利用波传播理论对损伤参数的反演 被引量：1

11

作者 罗松南 周正平 +1 位作者 童桦 韦笑梅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期17-20,共4页

介绍了波在非均匀损伤介质中的传播的反问题,根据波的响应来反演介质的损伤。首先应用Newton迭代法把非线性问题化为线性问题,得到一组不适定的线性方程式组,采用Tikhonov正则化求解,对于正则参数选取采用L线曲线准则,求出了原问题的稳... 介绍了波在非均匀损伤介质中的传播的反问题,根据波的响应来反演介质的损伤。首先应用Newton迭代法把非线性问题化为线性问题,得到一组不适定的线性方程式组,采用Tikhonov正则化求解,对于正则参数选取采用L线曲线准则,求出了原问题的稳定的、有效的解,获得了与真实损伤度较为吻合的反演参数。工程实例的模拟分析计算证明了上述算法的有效性。 展开更多

关键词 非均匀损伤介质 损伤度 波传播理论 反演 正则化

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波在非均匀损伤介质中的传播 被引量：1

12

作者 罗松南 周正平 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第z1期48-51,共4页

对弹性波在非均匀损伤介质中的传播理论进行了研究。利用走时变换,建立了非均匀损伤介质中波动方程的一般形式;通过非均匀损伤区两端界面处力的平衡条件和位移相容条件对方程式进行求解。对带状渐增和渐减的非均匀损伤介质中波的传播进... 对弹性波在非均匀损伤介质中的传播理论进行了研究。利用走时变换,建立了非均匀损伤介质中波动方程的一般形式;通过非均匀损伤区两端界面处力的平衡条件和位移相容条件对方程式进行求解。对带状渐增和渐减的非均匀损伤介质中波的传播进行了实例计算分析,讨论了弹性波在非均匀损伤介质中传播的一般性质。 展开更多

关键词 非均匀损伤介质 弹性波传播 波幅

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采油平台桩腿的疲劳与腐蚀损伤和寿命预测 被引量：8

13

作者 方华灿 徐兴平 潘东民 《石油矿场机械》 北大核心 2002年第6期23-27,共5页

介绍了在海水腐蚀环境中的疲劳寿命试验 ,给出了试验得出的S—N曲线及da/dN—ΔK曲线 ,得出了服役海上平台桩腿的疲劳损伤计算方法。考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤 ,给出了这些腐蚀损伤的计算方法。根据疲劳与腐蚀损伤的综合评... 介绍了在海水腐蚀环境中的疲劳寿命试验 ,给出了试验得出的S—N曲线及da/dN—ΔK曲线 ,得出了服役海上平台桩腿的疲劳损伤计算方法。考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤 ,给出了这些腐蚀损伤的计算方法。根据疲劳与腐蚀损伤的综合评价 ,给出了桩腿寿命的预测方法。通过报废平台构件的材料强度试验 。 展开更多

关键词 采油平台 桩腿 海上平台 疲劳损伤 均匀腐蚀损伤 点腐蚀损伤 寿命预测

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面向结构状态评估的多尺度损伤模型 被引量：5

14

作者 郭力 李兆霞 陈志文 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1047-1051,共5页

为了满足大跨结构健康监测和状态评估的需要,提出了计算结构损伤破坏的微宏观多尺度损伤模型.将结构微损伤变量定义为物质点处应力水平的函数,建立了非线性有限元模型,通过迭代求解来实现微损伤的耦合分析.为了考虑微损伤的累积效应,将... 为了满足大跨结构健康监测和状态评估的需要,提出了计算结构损伤破坏的微宏观多尺度损伤模型.将结构微损伤变量定义为物质点处应力水平的函数,建立了非线性有限元模型,通过迭代求解来实现微损伤的耦合分析.为了考虑微损伤的累积效应,将结构的宏观损伤定义为微损伤的空间统计平均,选取均匀化遍历函数作为微损伤的空间分布概率密度函数,建立了宏微观损伤的关联模式,通过响应等效的方法来验证宏微观损伤关联模式的有效性.计算结果表明:耦合迭代求解技术可以降低微损伤分析过程中的网格敏感性;结构在均匀化宏观损伤下的响应与在非均匀微损伤下的响应吻合良好.采用多尺度损伤模型,可以有效实现结构的局部微损伤向均匀化宏观损伤的等效转换,有助于提高面向结构状态评估的有限元模型的计算效率. 展开更多

关键词 多尺度损伤模型 结构状态评估 均匀化损伤 非线性有限元模型 网格敏感性

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考虑黏结滑移与剪切效应的不均匀冻融损伤RC剪力墙数值模型

15

作者 荣先亮 卢博辽 +3 位作者 张琦玉 黄炜元 郑山锁 张艺欣 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期56-68,共13页

为了合理评估严寒环境下在役钢筋混凝土(RC)剪力墙的抗震性能,采用相对动弹性模量为冻融损伤系数,结合修正Petersen模型构建了不均匀冻融损伤模型;基于经过准确性验证的既有公式建立了完好RC剪力墙剪切恢复力模型,进而通过分析冻融损伤R... 为了合理评估严寒环境下在役钢筋混凝土(RC)剪力墙的抗震性能,采用相对动弹性模量为冻融损伤系数,结合修正Petersen模型构建了不均匀冻融损伤模型;基于经过准确性验证的既有公式建立了完好RC剪力墙剪切恢复力模型,进而通过分析冻融损伤RC剪力墙实测剪应变和剪力受参数影响的变化趋势,采用多参数回归建立了冻融损伤RC剪力墙剪切恢复力模型;基于既有材性实测数据建立了不均匀冻融损伤黏结强度模型,同时结合既有钢筋黏结滑移模型通过理论推导建立了不均匀冻融损伤纵筋滑移模型;结合所建立的不均匀冻融损伤模型、冻融损伤剪切滞回模型、冻融损伤不均匀的黏结强度-滑移模型,提出了冻融损伤剪力墙构件数值模型.最后采用8个不同参数冻融损伤RC剪力墙的拟静力实测数据对本文所提的数值模型的准确性进行了验证.结果表明:本文建立的数值模型可较准确地模拟冻融损伤RC剪力墙低周往复下的力-变形关系,可用于冻融环境下RC剪力墙的抗震性能评估. 展开更多

关键词 RC剪力墙 不均匀冻融损伤模型 剪切恢复力模型 不均匀冻融损伤黏结滑移模型 OPENSEES 钢筋混凝土

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腐蚀条件下平台桩腿疲劳损伤寿命的预测 被引量：2

16

作者 方华灿 段梦兰 徐兴平 《石油机械》 北大核心 2003年第4期4-6,44,共4页

介绍了在海水腐蚀环境中海上平台桩腿的疲劳寿命试验 ,得出了桩腿腐蚀试样及光滑试样的S -N曲线及da/dN -ΔK曲线 ,得到了服役海上平台桩腿的疲劳损伤计算方法。考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤 ,给出了这些腐蚀损伤的计算方法。... 介绍了在海水腐蚀环境中海上平台桩腿的疲劳寿命试验 ,得出了桩腿腐蚀试样及光滑试样的S -N曲线及da/dN -ΔK曲线 ,得到了服役海上平台桩腿的疲劳损伤计算方法。考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤 ,给出了这些腐蚀损伤的计算方法。根据疲劳与腐蚀两类损伤的综合评价 ,给出了桩腿实际寿命的预测方法。 展开更多

关键词 腐蚀条件 海上平台桩腿 疲劳损伤 均匀腐蚀损伤 点腐蚀损伤 寿命预测 采油平台

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海上采油平台桩腿同时存在腐蚀与疲劳损伤时的寿命预测

17

作者 方华灿 吴小薇 +1 位作者 徐兴平 段梦兰 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2002年第z1期284-288,共5页

介绍了在海水腐蚀环境中的疲劳寿命试验,给出了试验得出的S-N曲线及da/dN-△K曲线,得出了服役海上平台的桩腿的疲劳损伤计算方法.考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤,给出了这些腐蚀损伤的计算方法.根据疲劳与蚀损伤的综合评价,给出... 介绍了在海水腐蚀环境中的疲劳寿命试验,给出了试验得出的S-N曲线及da/dN-△K曲线,得出了服役海上平台的桩腿的疲劳损伤计算方法.考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤,给出了这些腐蚀损伤的计算方法.根据疲劳与蚀损伤的综合评价,给出了桩腿寿命的预测方法. 展开更多

关键词 海平上台 疲劳损伤 均匀腐蚀损伤 点腐蚀损伤 寿命预测

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