中国科技核心期刊
RCCSE中国核心学术期刊
JST China收录期刊
中国建筑科学领域高质量科技期刊分级目录

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

空间网架结构焊接球节点风致多轴高周疲劳分析

刘晖 周飘 陈世超 郭佳凡 瞿伟廉

刘晖, 周飘, 陈世超, 郭佳凡, 瞿伟廉. 空间网架结构焊接球节点风致多轴高周疲劳分析[J]. 工业建筑, 2023, 53(8): 74-81,160. doi: 10.13204/j.gyjzG21032303
引用本文: 刘晖, 周飘, 陈世超, 郭佳凡, 瞿伟廉. 空间网架结构焊接球节点风致多轴高周疲劳分析[J]. 工业建筑, 2023, 53(8): 74-81,160. doi: 10.13204/j.gyjzG21032303
LIU Hui, ZHOU Piao, CHEN Shichao, GUO Jiafan, QU Weilian. Wind-Induced Multiaxial High-Cycle Fatigue Analysis of Welded Spherical Joints of Spatial Grid Structures[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2023, 53(8): 74-81,160. doi: 10.13204/j.gyjzG21032303
Citation: LIU Hui, ZHOU Piao, CHEN Shichao, GUO Jiafan, QU Weilian. Wind-Induced Multiaxial High-Cycle Fatigue Analysis of Welded Spherical Joints of Spatial Grid Structures[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2023, 53(8): 74-81,160. doi: 10.13204/j.gyjzG21032303

空间网架结构焊接球节点风致多轴高周疲劳分析

doi: 10.13204/j.gyjzG21032303
基金项目: 

国家自然科学基金重点项目(51438002)。

详细信息
    作者简介:

    刘晖,女,1972年出生,工学博士,教授。电子信箱:drliuh@263.net

Wind-Induced Multiaxial High-Cycle Fatigue Analysis of Welded Spherical Joints of Spatial Grid Structures

  • 摘要: 在风荷载作用下的空间网架结构焊接球节点的疲劳为多轴高周疲劳,为保证结构风致安全,需对其进行风致多轴高周疲劳分析。首先进行焊接件单、多轴高周疲劳试验,获得焊材的基于双参数临界面法的多轴高周疲劳损伤寿命模型;再基于风洞试验数据,对网架结构进行风致响应分析,并采用子结构分析法,建立所分析焊接节点的精细化有限元模型,获得各焊接节点危险点的应力时程和等效应力时程;然后采用雨流计数法获得各个循环的起点和终点,在每个循环中确定原始应力时程并采用搜索方法确定临界面;最后基于焊材多轴高周疲劳损伤寿命模型,根据Miner线性损伤累积准则得到所有循环的累积疲劳损伤值,在此基础上预测出节点发生疲劳损伤的起始寿命。以武汉游泳馆屋顶网架结构为工程背景,对其不同位置节点进行了风致疲劳分析。结果表明:迎风面、背风面和中间节点的疲劳损伤起始寿命都远小于结构的使用寿命。说明焊接节点在结构使用年限内会发生风致疲劳损伤,应当引起工程界的关注和重视。
  • [1] 廖芳芳, 王伟, 李文超, 等. 钢结构节点断裂的研究现状[J]. 建筑科学与工程学报, 2016, 33(1):67-75.
    [2] 刘晖, 王钱, 陈世超, 等. 网架结构节点焊缝损伤识别2步法[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(12):7-13.
    [3] 叶继红, 申会谦. 风荷载下空间网格结构疲劳性能[J]. 东南大学学报(自然科学版), 2016, 46(4):842-847.
    [4] N'DIAYE A, HARIRI S, PLUVINAGE G, et al. Stress concentration factor analysis for welded, notched tubular T-joints under combined axial, bending and dynamic loading[J]. International Journal of Fatigue, 2009, 31(2):367-374.
    [5] 黄铭枫, 叶何凯, 楼文娟, 等. 考虑风速风向分布的干煤棚结构风振疲劳分析[J]. 浙江大学学报(工学版), 2019, 53(10):1916-1926..
    [6] 朱正宇, 何国求, 陈成澍, 等. 多轴非比例加载高周疲劳研究进展[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2006, 34(9):1221-1225,1250.
    [7] 张晓阳, 刘金勇, 曲先强. 焊接接头多轴高周疲劳评估方法[J]. 大连海事大学学报, 2014, 40(3):108-112.
    [8] 武奇, 邱惠清, 王伟生. 基于结构应力的焊接接头疲劳分析[J]. 焊接学报, 2009, 30(3):101-105

    ,118.
    [9] 黄如旭. 复杂焊接接头多轴疲劳强度评估的等效热点应力法[D].大连:大连理工大学, 2011.
    [10] SUSMEL L. Three different ways of using the Modified Wöhler Curve Method to perform the multiaxial fatigue assessment of steel and aluminium welded joints[J]. Engineering Failure Analysis, 2009, 16(4):1074-1089.
    [11] SUSMEL L, TOVO R, BENASCIUTTI D. A novel engineering method based on the critical plane concept to estimate the lifetime of weldments subjected to variable amplitude multiaxial fatigue loading[J]. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 2009, 32(5):441-459.
    [12] SUSMEL L. Nominal stresses and Modified Wöhler Curve Method to perform the fatigue assessment of uniaxially loaded inclined welds[J].Journal of Mechanical Engineering Science,2014, 228(16):2871-2880.
    [13] THÉVENET D, GHANAMEH M F, ZEGHLOUL A. Fatigue strength assessment of tubular welded joints by an alternative structural stress approach[J]. International Journal of Fatigue, 2013, 51(6):74-82.
    [14] MINER M A. Cumulative damage in fatigue[J]. Journal of Applied Mechanics, 1945(3):159-164.
    [15] 刘刚, 黄一, 赵一阳. 基于临界面理论的焊接结构多轴疲劳寿命评估方法[J]. 船舶力学, 2013, 17(5):494-501.
    [16] SUSMEL L. Four stress analysis strategies to use the Modified Wöhler Curve Method to perform the fatigue assessment of weldments subjected to constant and variable amplitude multiaxial fatigue loading[J]. International Journal of Fatigue, 2014, 67:38-54.
    [17] BAGNI C, ASKES H, SUSMEL L. Gradient elasticity:a transformative stress analysis tool to design notched components against uniaxial/multiaxial high-cycle fatigue[J]. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 2016, 39(4):1012-1029.
    [18] ANDERA C,ANDERA S,SABRINA V. A multiaxial fatigue criterion for random loading[J]. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 2003, 26(6):515-522.
    [19] 包名, 尚德广, 陈宏. 一种新的随机多轴疲劳寿命预测方法[J]. 机械强度, 2012, 34(5):737-743.
    [20] 全国钢标准化技术委员会.金属材料疲劳试验轴向力控制方法:GB/T 3075-2008[S]. 北京:中国标准出版社, 2008.
    [21] 全国钢标准化技术委员会.金属材料扭应力疲劳试验方法:GB/T 12443-2007[S]. 北京:中国标准出版社,2007.
    [22] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑结构荷载规范:GB 50009-2012[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2012.
    [23] 舒新玲, 周岱. 风速时程AR模型及其快速实现[J]. 空间结构, 2003, 9(4):27-32

    ,46.
    [24] 刘锡良, 周颖. 风荷载的几种模拟方法[J]. 工业建筑, 2005, 35(5):81-84.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  93
  • HTML全文浏览量:  14
  • PDF下载量:  2
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-23
  • 网络出版日期:  2023-10-17

目录

    /

    返回文章
    返回