华东交通大学郭文杰获国家专利权
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龙图腾网获悉华东交通大学申请的专利一种锈蚀损伤作用下风屏障疲劳寿命预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120163030B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510646745.3,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种锈蚀损伤作用下风屏障疲劳寿命预测方法是由郭文杰;鄢勇;何澳栋;景文倩;聂彪;陈胜利设计研发完成,并于2025-05-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种锈蚀损伤作用下风屏障疲劳寿命预测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种锈蚀损伤作用下风屏障疲劳寿命预测方法,涉及铁路桥梁风屏障疲劳寿命预测技术领域,包括以下步骤:根据钢材材料属性建立不同腐蚀坑尺寸的钢材有限元模型;得到带腐蚀坑的钢材S‑N曲线;建立含腐蚀坑的风屏障有限元模型;得到锈蚀铁路桥梁风屏障在服役期间的应力时程曲线;通过雨流计数法获得不同应力幅值下的疲劳循环次数;通过Palmgren‑Miner法则计算出锈蚀铁路桥梁风屏障一年内的线性累积损伤,预测锈蚀铁路桥梁风屏障的疲劳寿命。本发明采用上述一种锈蚀损伤作用下风屏障疲劳寿命预测方法,从风屏障结构角度进行疲劳寿命预测,为铁路桥梁风屏障的维护和更换提供科学、可靠的依据。
本发明授权一种锈蚀损伤作用下风屏障疲劳寿命预测方法在权利要求书中公布了:1.一种锈蚀损伤作用下风屏障疲劳寿命预测方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、根据Q235B钢材的单轴拉伸实验得到的材料属性,建立不同腐蚀坑尺寸的钢材有限元模型; S2、在传统的S-N曲线中引入腐蚀坑尺寸系数,通过最小二乘法拟合出带腐蚀坑的钢材S-N曲线; S3、采用名义应力法将带腐蚀坑钢材的S-N曲线转换为锈蚀铁路桥梁风屏障的S-N曲线,建立含腐蚀坑的风屏障有限元模型; S4、模拟锈蚀铁路桥梁风屏障在服役过程中受到的随机的自然风脉动风场,并将得到的自然风脉动风场与锈蚀铁路桥梁风屏障的S-N曲线一起输入到锈蚀铁路桥梁风屏障有限元模型中,得到锈蚀铁路桥梁风屏障在服役期间的应力时程曲线; S5、通过雨流计数法获得不同应力幅值下的疲劳循环次数; S6、通过Palmgren-Miner法则计算出锈蚀铁路桥梁风屏障一年内的线性累积损伤,预测出锈蚀铁路桥梁风屏障的疲劳寿命; S4包括步骤: S41、模拟随机自然风脉动风压,分别得到风屏障顶端、34处、12处、14处的风压时程曲线以及功率谱密度曲线; S42、将得到的自然风脉动风场与锈蚀铁路桥梁风屏障的S-N曲线一起输入到有限元模型中,其中随机自然风脉动风压的加载采用分区加载的方式将风屏障顶端、34处、12处、14处的风压时程曲线分别加载在风屏障顶端、34处、12处、14处,进而计算出锈蚀铁路桥梁风屏障在服役期间的应力时程曲线; S41包括以下步骤: S411、风速谱采用Davenport脉动风速谱,其公式为: 6 式中:为脉动风速功率谱;k为地面粗糙系数;为此地点10m高度处的平均风速;为脉动风频率;x为湍流积分尺度系数,; S412、根据Wiener-Khintchine定理和脉动风压功率谱公式推出随机自然风脉动风压功率谱密度: (7) 式中:为随机自然风脉动风压时程的功率谱密度函数;为大气密度;为z高度处的风速,,为风速幂指数;为Z高度处的风压值,其他符号同步骤S411中的公式; S413、根据shinozuka理论,随机自然风脉动风压时程公式表示如下: (8) 式中:N为一充分大的正整数;为频率增量;为均匀分布在区间(0,2)内的随机变量,根据中心极值定理,当N足够大时模拟的随机过程趋近于高斯随机过程; S414、通过随机自然风脉动风压时程公式推到处脉动风荷载时程函数: (9) 式中:为高度的体形系数、为高度的迎风面积和为高度的随机脉动风压。
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