高强钢输电塔线体系腐蚀疲劳损伤的多尺度随机演化

基本信息
批准号:51678092
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:范文亮
学科分类:
依托单位:重庆大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:胡䶮高,程睿,肖正直,姚娟娟,涂熙,周擎宇,王余乐,沈伟,张庆斌
关键词:
多尺度模拟输电塔线体系概率密度演化方法腐蚀疲劳结构随机分析
结项摘要

Due to huge investment, severe environment of transmission line system and enormous losses after its failure, it is imperative to design and manage this system in the whole life-cycle, in which the evolution analysis of multiscale damage for transmission tower under complex environment and the Bayesian updating based on the inspection data are extremely critical parts. These parts becomes more important with the wide usage of high-strength steel (HSS)..Based on a lot of fatigue and corrosion fatigue experiments of high-strength steel members, bolt nodes and welded joints, the mechanism of their damage will be analyzed carefully, and the corresponding mechanical models are derived by the multiscale damage mechanics. Then introducing the multiscale modeling thought into both tower members and whole towers, a hybrid multiscale finite element model based on the substructure technique, which characterizes the property of transmission line system with HSS rationally, is proposed. Combining the probability density evolution method (PDEM) with the Bayesian theory, an extension of PDEM, which can incorporate the inspection data, is developed and used to analyze the multiscale stochastic evolution for damage of tower. Considering the nearly elasticity of tower under high cycle corrosion fatigue, an efficient method for compound random vibration based on the dimension-reduction method and virtual excitation method is put forward, which will be useful for simplized analysis of the stochastic evolution for damage. Finally, the researches above would built up the foundation for design, decision and management for transmission line system in life cycle.

输电线路投资巨大、灾害后果严重、使用环境恶劣等特点决定了必须开展全寿命周期设计和管理,其中杆塔在环境腐蚀和风致疲劳共同作用下损伤的多尺度演化分析及基于实测数据的Bayes更新是核心环节,高强钢的广泛应用进一步凸显了此环节的重要性。然而,输电线路领域的相关研究尚有待于进一步深入。本课题拟通过疲劳和腐蚀疲劳试验,分别研究高强钢杆塔典型节点及构件的损伤发展机理,并采用多尺度损伤力学建立腐蚀疲劳损伤演化模型;拟针对塔线体系的大系统特点,分别在杆塔整体层次和构件层次引入多尺度的建模理念,建立串并行混合多尺度有限元模型;结合概率密度演化理论和Bayes理论,实现杆塔损伤的多尺度随机演化及Bayes更新;利用高周腐蚀疲劳时杆塔结构近似线弹性的特点,发展基于降维近似模型和虚拟激励法的高效复合随机振动分析方法,实现杆塔腐蚀疲劳损伤随机演化的简化分析;最终为输电塔线体系全寿命周期的设计、决策和管理奠定基础。

项目摘要

输电线路投资巨大、灾害后果严重、使用环境恶劣等特点决定了必须开展全寿命周期设计和管理,其中杆塔在环境腐蚀和风致疲劳共同作用下损伤的多尺度演化分析及基于实测数据的Bayes更新是核心环节,高强钢的广泛应用进一步凸显了此环节的重要性。然而,输电线路领域的相关研究尚有待于进一步深入。为此,本项目针对输电塔线体系腐蚀疲劳累积损伤随机分析展开研究。首先,开展了输电塔高强钢试件、节点、材料的疲劳和腐蚀疲劳系列试验,建立了高强钢试件、节点的疲劳和腐蚀疲劳S-N寿命模型,并结合断裂力学与损伤力学推导了高强钢的腐蚀疲劳损伤演化模型。其次,针对输电塔线体系的大系统特点,建立了兼顾整体层次和构件层次的输电塔线体系串并行混合多尺度有限元模型,并将其与腐蚀疲劳损伤演化模型相结合,实现了输电塔线体系腐蚀疲劳损伤演化的有限元模拟。再次,结合概率密度演化理论与Bayes更新理论,提出了考虑Bayes更新的概率密度演化方法,并将其与腐蚀疲劳损伤的多尺度有限元模拟相结合,实现了高强钢输电塔线体系腐蚀疲劳损伤的多尺度随机演化的精细化分析;与此同时,考虑到高周腐蚀疲劳时杆塔结构近似线弹性特点,结合高效的降维近似统计矩估计与基于虚拟激励法的高效随机振动分析,发展了高效的复合随机振动分析方法,并实现了杆塔腐蚀疲劳损伤多尺度随机演化的简化分析;最后,结合不同服役时间输电塔的腐蚀疲劳损伤状态,分别采用矩方法和响应面法进行了服役杆塔的可靠度状态评估,为输电塔线体系全寿命周期的设计、决策和管理奠定了基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
3

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
4

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
5

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020

范文亮的其他基金

相似国自然基金

1

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

批准号:50908243
批准年份:2009
负责人:范文亮
学科分类:E0804
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

输电塔线体系疲劳损伤时变可靠性与生命周期预测研究

批准号:51378086
批准年份:2013
负责人:白海峰
学科分类:E0810
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
3

强台风荷载作用下输电塔线体系损伤和倒塌机理研究

批准号:51678463
批准年份:2016
负责人:陈波
学科分类:E0810
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
4

多场耦合作用下输电塔线体系抗风可靠度研究

批准号:51508482
批准年份:2015
负责人:张春涛
学科分类:E0810
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目