生存分析理論與水泥混凝土路面服務(wù)壽命分析

第1章 緒論

1.1 研究意義

1.2 國(guó)內(nèi)外研究綜述

1.3 本章小結(jié)

第2章 路況數(shù)據(jù)的分類(lèi)和質(zhì)量評(píng)估

2.1 引言

2.2 佐治亞州路面養(yǎng)護(hù)管理實(shí)踐和大修標(biāo)準(zhǔn)

2.3 水泥混凝土路面的分類(lèi)

2.4 路面管理數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估

2.5 水泥混凝土路面短期大修效益評(píng)估

2.6 本章小結(jié)

第3章 路況采集頻率對(duì)服務(wù)壽命計(jì)算的影響

3.1 引言

3.2 分析前的準(zhǔn)備

3.3 不同路況監(jiān)測(cè)頻率下評(píng)估指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果

3.4 計(jì)算結(jié)果的分析

3.5 路況監(jiān)測(cè)頻率的優(yōu)化

3.6 本章小結(jié)

第4章 路面服務(wù)壽命的計(jì)算和總體分析

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)概況

4.2 路面服務(wù)壽命的總體生存分析

4.3 本章小結(jié)

第5章 路面服務(wù)壽命設(shè)計(jì)特征因素影響分析

5.1 引言

5.2 錯(cuò)臺(tái)及相關(guān)影響因素研究綜述

5.3 服務(wù)壽命相關(guān)影響因素比較分析

5.4 本章小結(jié)

第6章 路面服務(wù)壽命的Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型

6.1 引言

6.2 Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型方法簡(jiǎn)介

6.3 D0階段路面實(shí)際服務(wù)壽命(AL)Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型

6.4 D0階段達(dá)到大修標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)壽命(TL)Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型

6.5 D1-D4階段實(shí)際服務(wù)壽命(AL)Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型

6.6 D1-D4階段達(dá)到大修標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)壽命(TL)Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型

6.7 本章小結(jié)

第7章 基于生存分析模型的最佳路面大修時(shí)機(jī)研究

7.1 引言

7.2 大修時(shí)機(jī)確定方法研究綜述

7.3 最佳大修時(shí)機(jī)分析方法的確定

7.4 最佳大修時(shí)機(jī)的計(jì)算與結(jié)果分析

7.5 本章小結(jié)

附錄A 各質(zhì)量等級(jí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分布詳表

附錄B 各質(zhì)量等級(jí)目標(biāo)數(shù)據(jù)分布詳表

附錄C 5條州際公路1990-2009年平均AADT平均ESAL和貨車(chē)百分率

附錄D Fisher最優(yōu)分割法Matlab程序文件

附錄E 最佳大修時(shí)機(jī)算例

附錄F 佐治亞州錯(cuò)臺(tái)指數(shù)定義

參考文獻(xiàn)2100433B

本書(shū)將生存分析理論引入水泥混凝土路面服務(wù)壽命的分析，系統(tǒng)闡述了路面服務(wù)壽命的生存分析模型的建立方法，分析了路況監(jiān)測(cè)頻率對(duì)路面服務(wù)壽命的影響，將經(jīng)濟(jì)學(xué)中成本效益的概念引入大修時(shí)機(jī)的效益分析，提出了基于路面服務(wù)壽命生存分析模型的大修時(shí)機(jī)分析方法。

本書(shū)的主要讀者對(duì)象為道路工程行業(yè)的從業(yè)人員，包括道路工程的建設(shè)者、管理者、科研人員、學(xué)者。

第1章 緒論 1

1.1 疲勞 1

1.1.1 疲勞定義 1

1.1.2 疲勞的分類(lèi) 1

1.2 疲勞壽命 2

1.2.1 按損傷發(fā)展定義的疲勞壽命 2

1.2.2 由設(shè)計(jì)準(zhǔn)則定義的疲勞壽命 4

1.2.3 從使用角度定義的疲勞壽命 4

1.3 疲勞壽命分析發(fā)展簡(jiǎn)史 4

1.4 疲勞研究方法 7

1.4.1 疲勞研究的三個(gè)尺度 7

1.4.2 疲勞機(jī)制 7

1.4.3 經(jīng)驗(yàn)方法 12

1.4.4 斷裂力學(xué)方法 13

1.4.5 討論 14

1.5 確定疲勞壽命的方法 15

第2章 金屬材料的疲勞性能 18

2.1 金屬材料的拉伸特性 18

2.2 金屬材料的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變特性 20

2.2.1 循環(huán)硬化和循環(huán)軟化 21

2.2.2 循環(huán)蠕變和循環(huán)松弛 23

2.2.3 Bauschinger效應(yīng) 23

2.2.4 Masing特性 24

2.2.5 穩(wěn)態(tài)循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線 25

2.2.6 記憶特性與可用性系數(shù) 27

2.2.7 瞬態(tài)循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線 29

2.3 金屬材料的S-N曲線 32

2.3.1 S-N曲線 32

2.3.2 S-N曲線的擬合 35

2.3.3 等壽命曲線 42

2.3.4 疲勞極限 44

2.3.5 獲得疲勞極限的試驗(yàn)方法 52

2.3.6 疲勞極限圖 53

2.3.7 p-S-N曲線 54

2.4 應(yīng)變-壽命曲線 57

2.4.1 Δε-N曲線 58

2.4.2 εeq-N曲線 62

第3章 疲勞載荷譜 65

3.1 疲勞載荷譜的種類(lèi) 66

3.1.1 常幅譜 66

3.1.2 塊譜 66

3.1.3 隨機(jī)譜 67

3.2 雨流法 69

3.3 機(jī)動(dòng)類(lèi)飛機(jī)的載荷譜 72

3.3.1 任務(wù)剖面 72

3.3.2 載荷譜組成 73

3.4 運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)載荷譜 80

3.4.1 突風(fēng)載荷 80

3.4.2 機(jī)動(dòng)載荷 80

3.4.3 地面載荷 82

3.4.4 地-空-地循環(huán) 86

3.5 試驗(yàn)譜編制 86

3.5.1 高載截除 87

3.5.2 低載刪除 87

3.5.3 載荷譜的等效 98

3.5.4 飛-續(xù)-飛試驗(yàn)譜的編制 99

3.5.5 嚴(yán)重譜 101

第4章 影響結(jié)構(gòu)疲勞性能的主要因素 107

4.1 應(yīng)力集中的影響 108

4.1.1 平均應(yīng)力模型 109

4.1.2 場(chǎng)強(qiáng)法模型 113

4.1.3 斷裂力學(xué)模型 115

4.1.4 小結(jié) 117

4.1.5 算例 120

4.1.6 實(shí)例 123

4.2 尺寸的影響 128

4.2.1 均勻應(yīng)力場(chǎng)的尺寸系數(shù) 128

4.2.2 非均勻應(yīng)力場(chǎng)的尺寸系數(shù) 131

4.3 表面狀態(tài)的影響 134

4.3.1 表面加工粗糙度 134

4.3.2 表層組織結(jié)構(gòu) 137

4.3.3 表層應(yīng)力狀態(tài) 138

4.4 載荷的影響 142

4.4.1 載荷類(lèi)型的影響 142

4.4.2 加載頻率的影響 142

4.4.3 平均應(yīng)力的影響 145

4.4.4 載荷波形的影響 145

4.4.5 載荷停歇和持續(xù)的影響 146

第5章 疲勞累積損傷理論 148

5.1 損傷的定義 148

5.2 疲勞累積損傷理論及其分類(lèi) 148

5.2.1 三要素 148

5.2.2 分類(lèi) 149

5.2.3 剩余壽命模型 150

5.2.4 剩余強(qiáng)度模型 151

5.2.5 剩余剛度模型 152

5.2.6 小結(jié) 153

5.3 線性疲勞累積損傷理論 154

5.3.1 等損傷線性疲勞累積損傷理論 154

5.3.2 等損傷分階段線性疲勞累積損傷理論 159

5.3.3 變損傷線性累積損傷理論 161

5.4 非線性疲勞累積損傷理論 163

5.4.1 Carten-Dolan理論 163

5.4.2 Chaboche理論 164

5.5 關(guān)于疲勞累積損傷理論的討論 165

5.5.1 模型的評(píng)估 165

5.5.2 模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)估 165

5.5.3 結(jié)論 170

第6章 名義應(yīng)力法 174

6.1 名義應(yīng)力法基本原理 174

6.1.1 名義應(yīng)力法估算結(jié)構(gòu)疲勞壽命的步驟 174

6.1.2 材料性能數(shù)據(jù) 175

6.1.3 名義應(yīng)力法的種類(lèi) 177

6.2 傳統(tǒng)的名義應(yīng)力法 177

6.2.1 名義應(yīng)力法 177

6.2.2 算例 177

6.2.3 實(shí)例 187

6.3 SSF法 197

6.3.1 SSF法 197

6.3.2 等效SSF法 201

6.3.3 實(shí)例 204

6.4 小結(jié)與討論 215

第7章 局部應(yīng)力應(yīng)變法 217

7.1 局部應(yīng)力應(yīng)變法的基本假設(shè) 217

7.1.1 局部應(yīng)力應(yīng)變法估算結(jié)構(gòu)疲勞壽命的步驟 218

7.1.2 局部應(yīng)力應(yīng)變法的種類(lèi) 218

7.1.3 關(guān)于局部應(yīng)力應(yīng)變法原理的討論 219

7.2 結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算 220

7.2.1 Neuber近似解法 221

7.2.2 彈塑性有限元解法 223

7.2.3 缺口彈塑性應(yīng)力應(yīng)變的Neuber解與有限元解的比較 224

7.3 局部應(yīng)力應(yīng)變法的穩(wěn)態(tài)法 226

7.3.1 算例 227

7.3.2 實(shí)例 237

7.4 局部應(yīng)力應(yīng)變法的瞬態(tài)法 245

7.5 小結(jié) 254

第8章 應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)法 255

8.1 應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)法基本原理 255

8.1.1 基本原理 255

8.1.2 應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)法基本假設(shè)的試驗(yàn)驗(yàn)證 258

8.1.3 缺口件疲勞壽命估算方法的討論 264

8.2 應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)法對(duì)有關(guān)疲勞現(xiàn)象的解釋 267

8.2.1 疲勞缺口減縮系數(shù) 267

8.2.2 不同加載方式下疲勞極限 270

8.2.3 多軸比例復(fù)合載荷作用下的疲勞極限 273

8.2.4 疲勞尺寸系數(shù) 275

8.3 應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)法的應(yīng)用 278

8.3.1 算例 279

8.3.2 實(shí)例 281

8.4 小結(jié) 284

第9章 多軸疲勞 287

9.1 多軸疲勞載荷譜的處理 287

9.1.1 常用的多軸疲勞試驗(yàn)件 288

9.1.2 應(yīng)力不變量和應(yīng)變不變量 289

9.1.3 等效應(yīng)力和等效應(yīng)變 290

9.1.4 試驗(yàn)常用的載荷路徑 291

9.1.5 多軸疲勞載荷譜的處理 293

9.2 多軸循環(huán)應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 294

9.3 多軸疲勞破壞準(zhǔn)則 295

9.3.1 多軸疲勞破壞準(zhǔn)則分類(lèi) 295

9.3.2 等效損傷量 297

9.3.3 直接損傷量 302

9.3.4 多軸疲勞破壞準(zhǔn)則評(píng)估 305

9.3.5 討論 306

9.4 多軸疲勞累積損傷理論 307

9.4.1 疲勞累積損傷理論分類(lèi) 307

9.4.2 多軸線性累積損傷模型 308

9.4.3 多軸非線性累積損傷模型 309

9.4.4 多軸疲勞累積損傷新模型 310

9.4.5 方法評(píng)估 311

9.4.6 階梯譜下的多軸疲勞損傷累積研究 314

9.4.7 塊譜和隨機(jī)譜下的累積損傷理論研究 322

9.4.8 小結(jié) 327

9.5 缺口件的多軸疲勞壽命分析 328

9.5.1 名義應(yīng)力法 328

9.5.2 局部應(yīng)力應(yīng)變法 329

9.5.3 臨界距離法 331

9.5.4 應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)法 333

9.5.5 小結(jié) 333

附錄 疲勞壽命數(shù)據(jù) 334

第10章 振動(dòng)疲勞 348

10.1 振動(dòng)疲勞的定義 348

10.2 振動(dòng)疲勞壽命分析 348

10.2.1 結(jié)構(gòu)振動(dòng) 348

10.2.2 振動(dòng)疲勞壽命分析方法分類(lèi) 349

10.3 結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞試驗(yàn) 350

10.3.1 橢圓孔板 350

10.3.2 半圓形槽缺口試驗(yàn)件 350

10.3.3 U形槽缺口試驗(yàn)件 353

10.3.4 連接件 356

10.4 結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命估算的時(shí)域法 357

10.4.1 時(shí)域法 357

10.4.2 隨機(jī)過(guò)程時(shí)域模擬方法 358

10.4.3 算例 359

10.5 結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命分析的頻域法 360

10.5.1 功率譜密度 360

10.5.2 壽命分析基本理論 363

10.5.3 頻域法疲勞壽命分析流程 364

10.5.4 應(yīng)力幅值的概率密度函數(shù)p(S) 364

10.5.5 算例分析 366

10.6 缺口件的振動(dòng)疲勞壽命分析 367

10.6.1 動(dòng)力學(xué)下的應(yīng)力集中系數(shù) 367

10.6.2 局部應(yīng)力分析法 368

10.6.3 名義應(yīng)力分析法 369

10.7 連接件的振動(dòng)疲勞壽命分析 370

10.7.1 動(dòng)力學(xué)下的應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)SSF 370

10.7.2 連接件的振動(dòng)疲勞壽命分析步驟 372

10.7.3 算例 3722100433B

疲勞破壞是結(jié)構(gòu)的主要失效形式，因此結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命是結(jié)構(gòu)性能研究的主要內(nèi)容之一?！督Y(jié)構(gòu)疲勞壽命分析》系統(tǒng)闡述了結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析的基本原理、方法和過(guò)程。主要包括金屬材料的疲勞性能、疲勞載荷譜、影響結(jié)構(gòu)疲勞性能的主要因素、疲勞累積損傷理論、估算結(jié)構(gòu)疲勞壽命的名義應(yīng)力法、局部應(yīng)力應(yīng)變法和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)法、多軸疲勞、振動(dòng)疲勞等內(nèi)容?！督Y(jié)構(gòu)疲勞壽命分析》的特點(diǎn)是圍繞結(jié)構(gòu)疲勞壽命估算，系統(tǒng)地介紹了所需的材料性能、估算原理、估算方法和估算步驟，并給出了豐富的算例和工程實(shí)例。

現(xiàn)在廣泛使用的疲勞壽命設(shè)計(jì)方法主要有以下幾種：無(wú)限壽命設(shè)計(jì)，安全壽命設(shè)計(jì)，損傷容限設(shè)計(jì)，概率疲勞設(shè)計(jì)。2100433B