論述了鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋計(jì)算分析的基本理論，針對(duì)工業(yè)廠房的重級(jí)工作制鋼吊車梁，建立了采用非等幅荷載譜對(duì)帶裂紋鋼吊車梁剩余壽命的分析評(píng)估方法，計(jì)算分析了不同應(yīng)力幅值及初始裂紋尺寸條件下鋼吊車梁剩余疲勞壽命。計(jì)算表明：鋼吊車梁剩余疲勞壽命受應(yīng)力幅值大小及裂紋長(zhǎng)度影響較大，按照指數(shù)形式衰減，受裂紋深度的影響相對(duì)較小。采用NASGRO公式可對(duì)存在初始裂紋的鋼吊車梁進(jìn)行剩余疲勞壽命評(píng)估，效果良好，應(yīng)用前景廣闊。
吊車梁是工業(yè)建筑中重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在較大的反復(fù)生產(chǎn)荷載作用下，鋼吊車梁經(jīng)過一段時(shí)間使用后因邊部缺口，拼接焊縫有夾渣、氣孔等缺陷會(huì)出現(xiàn)不同程度的損傷與開裂，其中以疲勞開裂尤為嚴(yán)重和普遍。由于疲勞破壞沒有明顯的宏觀變形或征兆，往往造成突發(fā)的災(zāi)難性事故，引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，研究鋼結(jié)構(gòu)疲勞壽命，在保證安全生產(chǎn)的前提下，提高鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)都有重大的意義。而在工業(yè)生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)條件與環(huán)境的限制，在目前的管理和檢測(cè)技術(shù)條件下，鋼吊車梁出現(xiàn)微裂紋時(shí)很難被發(fā)現(xiàn)或監(jiān)測(cè)剄，另一方面即使發(fā)現(xiàn)了鋼吊車梁上產(chǎn)生的疲勞裂紋，因生產(chǎn)工藝要求條件的限制，立即停產(chǎn)會(huì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失，因此研究帶裂紋鋼吊車梁結(jié)構(gòu)的剩余疲勞壽命對(duì)吊車梁在使用過程中的管理和維護(hù)可起到不可估量的指導(dǎo)作用，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本文旨在對(duì)出現(xiàn)裂紋的鋼吊車梁剩余疲勞壽命進(jìn)行計(jì)算，分析研究不同應(yīng)力幅值及初始裂紋尺寸條件下的剩余疲勞壽命。
1 鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋計(jì)算分析基本理論
斷裂力學(xué)分析方法基于疲勞斷裂機(jī)理，認(rèn)為材料有缺陷，破壞是疲勞裂紋發(fā)展的結(jié)果，影響疲勞的主要因素是材料的品質(zhì)、力學(xué)特征參數(shù)及環(huán)境條件等。通常用線彈性斷裂力學(xué)方法，以應(yīng)力強(qiáng)度因子為主要特征參數(shù)來描述疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dN，疲勞計(jì)算的Paris公式在工程上得到廣泛的應(yīng)用。斷裂力學(xué)分析方法明確了疲勞破壞的物理概念，可以描述裂紋發(fā)展的過程，結(jié)果較為準(zhǔn)確。由于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算困難，目前工程上采用半工程半理論方法進(jìn)行計(jì)算。結(jié)構(gòu)損傷后出現(xiàn)初始裂紋擴(kuò)展至臨界裂紋尺寸的裂紋擴(kuò)展壽命一般通過裂
