腐蚀环境与风致疲劳共同作用下输电塔线体系的疲劳性能研究

本项目拟采用数据调研、结构实验、理论推导和数值模拟等相结合的方法，对输电塔线体系在腐蚀环境和风致振动共同作用下的疲劳性能进行深入研究，主要工作如下：.1）环境作用建模。根据气象资料，建立风荷载的疲劳荷载模型、大气环境作用模型以及两者的组合模型。.2）结构的疲劳损伤模型和腐蚀疲劳损伤模型。建立材料的疲劳损伤发展模型；进行疲劳实验，验证模型并研究结构的疲劳损伤机理；进行构件的腐蚀疲劳试验；在此基础上，研究腐蚀疲劳裂纹形成和发展的动力学过程，建立腐蚀疲劳损伤发展模型。.3）腐蚀疲劳作用下输电塔线体系的结构性能弱化研究。考察腐蚀疲劳损伤与结构参数之间的关系，提出腐蚀疲劳损伤后体系的性能分析方法。.4）结构性能弱化的随机分析。以概率密度演化理论为基础，考虑环境作用、结构基本参数等的随机性，对结构性能的弱化进行随机分析。

将数据调研、理论推导、结构实验和数值模拟等方法相结合，项目组对输电塔线体系在腐蚀环境和风致振动共同作用下的疲劳性能、随机疲劳损伤以及损伤后结构的整体性能进行了系统的研究，主要工作和成果如下：.（1）通过与国家气象科学数据共享中心、重庆市气象局气象信息与技术保障中心和重庆市沙坪坝区气象局合作，获得了较为详细的相关气象资料；基于概率密度演化方法，提出了合理的随机变量建模方法；将上述两者联合起来，建立了环境作用（包括风向风速、降雨、腐蚀时间等）的混合分布概率模型，为输电塔线体系的疲劳和腐蚀疲劳分析提供了可靠的输入模型。.（2）进行了大量的材料和构件的腐蚀、疲劳、腐蚀疲劳试验以及损伤构件的低周反复荷载试验，发展并验证了钢材的疲劳损伤和腐蚀疲劳损伤本构模型，建立了角钢构件的疲劳寿命曲线、腐蚀疲劳寿命关系、概率腐蚀疲劳寿命表达式和受损角钢构件的恢复力模型，为输电塔线体系的疲劳和腐蚀疲劳分析的结构模型建立提供了物理模型。.（3）对随机系统分析和可靠度分析方法进行了较为系统的研究，主要包括针对各种情形发展了概率密度演化方法，同时亦建议了改进的统计矩点估计方法和自适应高次响应面法，为疲劳和腐蚀疲劳的随机分析给出了分析方法。.（4）为克服了传统计数法用于时变疲劳损伤分析时需对前一时刻已计数历程重复计数的缺点，借鉴增量动力分析的思路，建立了可实现逐步增量计数的时变计数法，为时变疲劳分析提供了准确且高效的工具。.（5）综合上述内容，搭建了输电塔线体系的疲劳和腐蚀疲劳分析框架，并以之为基础对某输电塔体系的腐蚀疲劳损伤和可靠度进行了系统的分析。.（6）基于随机腐蚀疲劳损伤分析的结果，结合损伤后构件的恢复力模型，对受损输电塔结构进行全过程分析，从而可以更清晰地了解疲劳或腐蚀疲劳损伤对输电塔结构整体性能的影响。