混凝土拉‐壓兩軸等幅疲勞損傷分析

常秋影

（長春建筑學(xué)院，吉林 長春 130607）

混凝土拉‐壓兩軸等幅疲勞損傷分析

常秋影

（長春建筑學(xué)院，吉林 長春 130607）

本文選取混凝土在兩軸拉-壓等幅疲勞加載工況下不同應(yīng)力水平的兩組試驗數(shù)據(jù)，定義混凝土疲勞變形模量的衰減幅值為損傷變量，建立疲勞損傷模型，給出損傷演變方程，并進行了疲勞損傷分析和剩余疲勞壽命預(yù)測，將理論計算結(jié)果與實際試驗結(jié)果進行對比，檢驗預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性并得出相應(yīng)的結(jié)論。

混凝土 疲勞 損傷 等幅

1. 試驗工況

取兩種應(yīng)力水平下混凝土單側(cè)壓受拉等幅疲勞試驗工況及疲勞壽命分別如表1及表2所示。

表1 試驗加載工況

表2 疲勞壽命

從試驗得出的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線可以發(fā)現(xiàn)，不同側(cè)壓應(yīng)力水平下的混凝土受拉等幅疲勞的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線分布特點相一致，在疲勞初始和結(jié)束前階段曲線分布比較稀疏，而中間階段則比較緊密，這與單軸疲勞的應(yīng)力-應(yīng)變曲線特點基本相似。

2. 疲勞損傷分析

2.1 疲勞變形模量的計算

取損傷變量為混凝土疲勞變形模量的衰減幅值

計算本文例舉的兩種應(yīng)力水平及所給的疲勞壽命情況下混凝土受拉等幅疲勞的疲勞變形模量，計算結(jié)果見表3。

表3 各種應(yīng)力水平下的疲勞變形模量計算結(jié)果工況（1）

工況（2）

2.2 疲勞損傷方程

為描述疲勞變形模量比隨循環(huán)次數(shù)的變化情況，利用SPSS回歸分析方法，選用Cubic曲線擬合模型，對疲勞變形模量比及相對疲勞次數(shù)進行曲線估計，得到不同加載工況的回歸方程如下：

1 疲勞壽命預(yù)測

在混凝土疲勞損傷試驗研究中，還要研究能夠估算混凝土疲勞壽命的方法，對剩余疲勞壽命進行預(yù)測，以免除冗長而乏味的疲勞試驗。研究表明，混凝土第二階段（0.15＜Nn/＜0.85）疲勞最大應(yīng)變穩(wěn)定發(fā)展，其增長基本可以認(rèn)為是固定的。

為了更好地表達第二階段疲勞方向最大應(yīng)變max1ε與相對疲勞次數(shù)Nn/的關(guān)系，從而能夠更加精確地預(yù)測混凝土的疲勞壽命N，根據(jù)n次代數(shù)多項式可以無限逼近任一曲線原理，對各種應(yīng)力水平下第二階段最大應(yīng)變與循環(huán)次數(shù)進行回歸分析，本文給出了混凝土疲勞壽命預(yù)測的非線性表達式如下：

2 分析結(jié)果的F檢驗

對上述兩種工況的分析，從SPSS統(tǒng)計輸出的方差分析（ANOVA）表中，可得各回歸分析所得擬合方程的F值見表4。

表4 各回歸分析所得擬合方程的F值

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1007-6344（2015）12-0092-01

常秋影（1982.9-），女，漢族，吉林松原人，講師，長春建筑學(xué)院土木工程學(xué)院教師。研究方向：混凝土疲勞損傷。