螺栓球节点网架设置悬挂吊车疲劳载荷谱的编制
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摘要
设置悬挂吊车网架的变幅疲劳性能研究属于当前的一个前沿课题，本文从载荷的角度，通过广泛的调查和深入的研究，全面地论述了疲劳载荷谱在机械、航空、土木领域的进展情况，列出了国内部分已建或在建的设置悬挂吊车网架结构的工程实例和悬挂吊车主要的技术规格，详细归纳了中国、美国、德国、日本、前苏联的螺栓抗拉疲劳设计理论以及美国、德国钢结构协会关于高强螺栓抗拉疲劳设计的若干规定。
在继承疲劳载荷谱已有成果的基础上，本文结合网架设置悬挂吊车的特点以及网架疲劳载荷谱的使用要求，首次提出了网架疲劳载荷谱编制的理论方法，并编制了相应的程序(GJFLS)，初步建立了网架程序载荷谱。
最后，对下一步研究工作进行了展望。
The study on varied-amplitude fatigue behavior of large-span grid structure with hanging cranes is a blank field in the world. On the base of extensive investigation, from the viewpoint of loading, this paper widely discusses the development of fatigue loading spectrum in the fields of aviation, mechanism and civil engineering, listing the main technology standards of hanging crane and the engineering examples of partial grid structure with hanging crane in China, concluding the mechanic methods on tension-resistance fatigue design of bolt in China. America. Germany. Japan and Soviet Union, and some regulations on tension-resistance fatigue design of high-strength bolt by America and Germans- Institute of Steel Construction .
On the base of fatigue loading spectrum achievements, combining the characteristics of large-span grid structure with hanging cranes and the using-requirement on fatigue loading spectrum of grid structure with hanging cranes, this paper has firstly put forward the theoretic method for constructing fatigue loading spectrum of grid structure with hanging cranes, organized the relevant
program--GJFLS. and elementally established the program loading
spectrum .
Finally, this paper looks forward to the further researches.
在继承疲劳载荷谱已有成果的基础上，本文结合网架设置悬挂吊车的特点以及网架疲劳载荷谱的使用要求，首次提出了网架疲劳载荷谱编制的理论方法，并编制了相应的程序(GJFLS)，初步建立了网架程序载荷谱。
最后，对下一步研究工作进行了展望。
The study on varied-amplitude fatigue behavior of large-span grid structure with hanging cranes is a blank field in the world. On the base of extensive investigation, from the viewpoint of loading, this paper widely discusses the development of fatigue loading spectrum in the fields of aviation, mechanism and civil engineering, listing the main technology standards of hanging crane and the engineering examples of partial grid structure with hanging crane in China, concluding the mechanic methods on tension-resistance fatigue design of bolt in China. America. Germany. Japan and Soviet Union, and some regulations on tension-resistance fatigue design of high-strength bolt by America and Germans- Institute of Steel Construction .
On the base of fatigue loading spectrum achievements, combining the characteristics of large-span grid structure with hanging cranes and the using-requirement on fatigue loading spectrum of grid structure with hanging cranes, this paper has firstly put forward the theoretic method for constructing fatigue loading spectrum of grid structure with hanging cranes, organized the relevant
program--GJFLS. and elementally established the program loading
spectrum .
Finally, this paper looks forward to the further researches.
引文
1．徐灏，《疲劳强度》，高等教育出版社，1988，8
2．过玉卿、龙靖宇，起重机随机疲劳载荷的统计分析及载荷谱编制《武汉钢铁学院学报》，1986，1
3．李鹏，桥式起重机主梁变幅疲劳寿命试验载荷谱，《机械强度》，1991，9
4．穆志韬、段成美，直升机动部件疲劳载荷谱的编制方法研究，《航空学报》，1997，5
5．胡仁伟、刘文珽，直升机动部件断裂谱的编制方法研究，《北京航空航天大学学报》，1996，6
6．穆志韬、徐可君、段成美，直升机疲劳载荷谱的编制方法研究，《机械强度》，1999，12
7．顾明、范祖尧，《机械强度》，1990，3
8．苏清祖、王锦雯，轮式拖拉机前桥载荷谱测取方法的初步研究，《农业机械学报》，1982，6
9．樊晓燕、吴兹攀，机械零部件疲劳载荷谱编制，《机电工程》，1994
10．张保法、傅祥炯，战斗机疲劳载荷标准谱试验研究报告，航空工业总公司《ASST》系统工程办公室，ASST-0401-94-03，1995
11．张保法、傅祥炯，运输机随机载荷谱试验研究报告，航空工业总公司《ASST》系统工程办公室，AFFD-(8640-27)-9003，1990
12．张保法、傅祥炯，运输机随机载荷谱的简化和浓缩，《航空学报》1994，15(1)
13．冯锡曙、郑松林、李国英，拖拉机疲劳载荷谱规范化的研究，《机械强度》，1990，6
14．沈先钊，50吨公路运输车中桥壳弯曲载荷及其半轴扭矩工作载荷谱，湖北机械研究所，1982，9
15．苏禾、虞和济、寇惠，铝合金自行车的随机载荷谱，《机械强度》，1983(2)
16. H.Neuber, Theory of Concentration for Shear Strained Prismatical Bodies with Arbitrary Nonlinear Stress—Strain Law. J.of App. Mech., Trans. ASME, vol.28, No.4, 1961
17. R M. Wetzel, Smooth Specimen Sumulation of Fatigue Behavior of Notches, J. of Materials, JMLSA. vol.3, No.3, 1968
18. T. H. Topper, R.M.Wetzel, JoDean Morrow, Neuber Rule Applied to Fatigue of Notched Specimen, J. of Materials, 1969
19．傅大钧、杨慧玲，用微型计算机进行随机载荷数据的峰谷值计数法和雨流计数法处理，1985，4
20．过玉卿、龙靖宇，改进雨流计数注及其统计处理程序，1986．6
21. Bunday B. D. Direct Optimization for Calculating Maximum Likelihood Estimates of Parameter of the Weibull Distribution. IEEE Trans Reliability, V R—30, 1981: (4) 367～369
22. Hobbs J R. Minimum—Distance Estimation of the Parameters of the 3—Parameter Weibull Distribution. IEEE Trans Reliability, V R—34, 1985; (5)495～496
23. Sakai T, Tanaka T. Parameter Estimation of Weibull—Type Fatigue Life Distributions Induding Non—Failure Probability. Fatigue 84, V.2 Conference Proceedings 1984; 1125～1137
24．高镇同，疲劳应用统计学，《国防工业出版社》，1986
25．顾明、陈健元，非对称循环载荷二维载荷谱编制的分析及计算程序，《机械强度》，1987，9(1)
26．朱立平、华国柱、焦宝仁，双参数计数法的随机载荷谱分析．《农业机械学报》，1984，6
27．凌静、高镇同，母体参数估计X~2最小值法，《航空学报》，1991，2
28．平安、王德俊，疲劳载荷谱编制智能方法，《东北大学学报》，1997，4
29．011基地技术情报站，《飞机疲劳试验译文集(一)》，1977
30．王德俊、平安、徐灏，疲劳载荷谱编制准则，《机械强度》，1993，12
31．张福泽，飞机载荷谱编制的新方法研究，《航空学报》，198，9
32、黄建生，复杂载荷下缺口件疲劳寿命估算的研究，东北工学院硕士论文，1985
33. Conover J C.Jaeckal H, Kippola W J. Simulation of field Loading on Fatigue Texting. SAE 660102
34. Carse A.M, Crossland B.Accelerated Fatigue Testing. SAE 770266
35．明平顺、张智勇、马前祖，汽车部件疲劳载荷谱的计算机统计处理，《武汉汽车工业大学学报》，1997，4
36. Heuler P. Seeger T. A Criterion for Omission of Variable Amplitude Loading Histories. Int. J. Fatigue, 1986:8(4):225～230
37. Hollinger D, Mueller A. Accelerated Fatigue Testing Improvments—from Road to Laboratory. SAE 730564
38．平安，疲劳载荷谱编制准则与寿命预测的研究，博士论文，沈阳：东北大学，1992
39．鲁三才、张汝华，疲劳载荷谱编制中最佳不敏感带设置，《汽车工程》，1996，18(5)
40．沈先钊，用微型计算机机编制机械零部件多工况疲劳载荷谱，《机械强度》，1985，7(3)
41．平安、王德、俊徐灏，载荷谱强化等损伤寿命折算新方法，《机械强度》，1993，6
42．费斌军、熊峻江、高镇同，疲劳／断裂加速实验载荷谱的编制及其实验研究，《实验力学》，1995，12
43．熊峻江、高镇同，飞机结构疲劳加速度谱编制及损伤概率分布，《航空学报》，1997，1
44．凌静、高镇同，多工况机械结构疲劳载荷的统计处理，《机械强度》，1992，6
45．英国标准BS5400：《钢桥、混凝土桥及结合桥》，第十篇：疲劳设计实用规则(1978—83版)，西南交通大学出版社
46．潘际炎，铁路钢桥疲劳，《中国土木工程学会第八届年会论文集》北京，1998，3
47．童乐为、沈祖炎、陈忠延，城市道路桥梁的疲劳载荷谱，《土木工程学报》，1997，10
48．徐满堂、文雨松，铁路桥梁疲劳应力谱的计算模拟，《长沙铁道学院学报》，1989，9
49．罗彦宣，捞刀河铁路桥荷载谱和应力谱试验研究，《长沙铁道学院学报》，1989，3
50．贾士升、罗蔚文，关于修订《桥规》疲劳计算和京广线北段典型列车与疲劳荷载谱的制定，——————
51、《钢结构设计规范》(GB17—88)条文说明
52．李秀川、王文涛，变幅疲劳应力的统计与分析，《工业建筑》，98，28(3)
53．雷宏刚，网架焊接空心球节点静力及疲劳性能研究，《建筑结构学报》，1993，1
54．徐国彬、崔杰，网架结构疲劳及其疲劳寿命计算，《建筑结构学报》，1994，8
55．冯秀娟等，在悬挂吊车作用下螺栓球节点网架的疲劳性能，《建筑结构学报》，1995，4
56. Hong-Gang Lei, Chao Dong, Yan Pei, The Testing Research on Equal—Amplitude Fatigue Behaviorof Large-span Grid StrucTur-Es, Proceedings of Sixth Pacific Structural Steel Conference, 15～17 October 2001, Beijing, China
57．雷宏刚，螺栓球节点网架变幅疲劳性能的研究构想，《钢结构工程研究》(Volume 3)，2000，湖南大学
58．丁芸孙，目前网(壳)架及轻钢工程中一些技术问题的探讨，《中国建筑金属结构协会信息网专刊》，2000年11月25日，第2版
59．丁芸孙、朱坊云，十年来大跨度机库网架结构的应用与发展，《第六届空间结构学术会议论文集》，地震出版社，1992
61．赵少汴，单轴载荷下的无限寿命疲劳设计方法与设计数据，《机械设计》，1999，9
62．邹浩，空间网架结构在冶金工业建筑中应用的评述，《第六届空间结构学术会议论文集》，地震出版社，1992
63．刘莉莉、张德豫，螺栓疲劳强度计算的再分析，《焦作矿业学院学报》，1995，4
64．赵少汴、王忠保，《抗疲劳设计—方法与数据》，机械工业出版社，1997，3
65．杨黎明、黄凯等，《机械零件设计手册》(修订版)，国防工业出版社，1993，8
66．卜炎，《螺纹联接设计与计算》，高等教育出版社，1995，7
67．山本 晃(日)著、郭可谦等译，《螺纹联接的理论与计算》，上海科学技术文献出版社，1984，1
68．G．尼曼(德)著、余梦生等译，《机械零件》，机械工业出版社，1985，12
69．И．А．比尔格尔等著、姚兆生译，《机械零件强度计算手册》机械工业出版社，1987，3
70．日本钢构造协会接合小委员会编，王玉春等译，《高强度螺栓接合》，中国铁道出版社，1984，9
71．郦明、奥脱．布克斯鲍姆等，《结构抗疲劳设计》，机械工业出版社，1987，9
72．刘惟信，《机械可靠性设计》，清华大学出版社，1996，8
73．阎楚良、王公权，雨流记数法及其统计处理程序研究，《农业机械学报》，1982，12
74．凌静、高镇同，疲劳载荷数据的计算机统计处理，《机械强度》，1991，3
75．熊峻江、高镇同，雨流回线法及二维疲劳载荷分布假设检验，《航空学报》，1996，5
76．熊峻江、高镇同，实测载荷谱数据处理系统，《中国航空航天大学学报》，1996，8
77．徐文金、周履、诸林，用纽玛克原理求变截面连续梁影响线，《桥梁建设》，1986，4
78．徐钟济，《蒙特卡罗方法》，上海科学技术出版社，1985，6
79. D.H.Lehmer, Mathmatical methods in largescale computing units. Proc. Second Sym. On large-scale digital Calculating machinery, 141—146, 1949, Harvard University Press, Cambridge. Mass, 1951
80．陶澍，《应用数理统计方法》，中国环境科学出版社，1994
81．陈基发、沙志国，《建筑结构荷载设计手册》，中国建筑工业出版社，1997，12
2．过玉卿、龙靖宇，起重机随机疲劳载荷的统计分析及载荷谱编制《武汉钢铁学院学报》，1986，1
3．李鹏，桥式起重机主梁变幅疲劳寿命试验载荷谱，《机械强度》，1991，9
4．穆志韬、段成美，直升机动部件疲劳载荷谱的编制方法研究，《航空学报》，1997，5
5．胡仁伟、刘文珽，直升机动部件断裂谱的编制方法研究，《北京航空航天大学学报》，1996，6
6．穆志韬、徐可君、段成美，直升机疲劳载荷谱的编制方法研究，《机械强度》，1999，12
7．顾明、范祖尧，《机械强度》，1990，3
8．苏清祖、王锦雯，轮式拖拉机前桥载荷谱测取方法的初步研究，《农业机械学报》，1982，6
9．樊晓燕、吴兹攀，机械零部件疲劳载荷谱编制，《机电工程》，1994
10．张保法、傅祥炯，战斗机疲劳载荷标准谱试验研究报告，航空工业总公司《ASST》系统工程办公室，ASST-0401-94-03，1995
11．张保法、傅祥炯，运输机随机载荷谱试验研究报告，航空工业总公司《ASST》系统工程办公室，AFFD-(8640-27)-9003，1990
12．张保法、傅祥炯，运输机随机载荷谱的简化和浓缩，《航空学报》1994，15(1)
13．冯锡曙、郑松林、李国英，拖拉机疲劳载荷谱规范化的研究，《机械强度》，1990，6
14．沈先钊，50吨公路运输车中桥壳弯曲载荷及其半轴扭矩工作载荷谱，湖北机械研究所，1982，9
15．苏禾、虞和济、寇惠，铝合金自行车的随机载荷谱，《机械强度》，1983(2)
16. H.Neuber, Theory of Concentration for Shear Strained Prismatical Bodies with Arbitrary Nonlinear Stress—Strain Law. J.of App. Mech., Trans. ASME, vol.28, No.4, 1961
17. R M. Wetzel, Smooth Specimen Sumulation of Fatigue Behavior of Notches, J. of Materials, JMLSA. vol.3, No.3, 1968
18. T. H. Topper, R.M.Wetzel, JoDean Morrow, Neuber Rule Applied to Fatigue of Notched Specimen, J. of Materials, 1969
19．傅大钧、杨慧玲，用微型计算机进行随机载荷数据的峰谷值计数法和雨流计数法处理，1985，4
20．过玉卿、龙靖宇，改进雨流计数注及其统计处理程序，1986．6
21. Bunday B. D. Direct Optimization for Calculating Maximum Likelihood Estimates of Parameter of the Weibull Distribution. IEEE Trans Reliability, V R—30, 1981: (4) 367～369
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23. Sakai T, Tanaka T. Parameter Estimation of Weibull—Type Fatigue Life Distributions Induding Non—Failure Probability. Fatigue 84, V.2 Conference Proceedings 1984; 1125～1137
24．高镇同，疲劳应用统计学，《国防工业出版社》，1986
25．顾明、陈健元，非对称循环载荷二维载荷谱编制的分析及计算程序，《机械强度》，1987，9(1)
26．朱立平、华国柱、焦宝仁，双参数计数法的随机载荷谱分析．《农业机械学报》，1984，6
27．凌静、高镇同，母体参数估计X~2最小值法，《航空学报》，1991，2
28．平安、王德俊，疲劳载荷谱编制智能方法，《东北大学学报》，1997，4
29．011基地技术情报站，《飞机疲劳试验译文集(一)》，1977
30．王德俊、平安、徐灏，疲劳载荷谱编制准则，《机械强度》，1993，12
31．张福泽，飞机载荷谱编制的新方法研究，《航空学报》，198，9
32、黄建生，复杂载荷下缺口件疲劳寿命估算的研究，东北工学院硕士论文，1985
33. Conover J C.Jaeckal H, Kippola W J. Simulation of field Loading on Fatigue Texting. SAE 660102
34. Carse A.M, Crossland B.Accelerated Fatigue Testing. SAE 770266
35．明平顺、张智勇、马前祖，汽车部件疲劳载荷谱的计算机统计处理，《武汉汽车工业大学学报》，1997，4
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37. Hollinger D, Mueller A. Accelerated Fatigue Testing Improvments—from Road to Laboratory. SAE 730564
38．平安，疲劳载荷谱编制准则与寿命预测的研究，博士论文，沈阳：东北大学，1992
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41．平安、王德、俊徐灏，载荷谱强化等损伤寿命折算新方法，《机械强度》，1993，6
42．费斌军、熊峻江、高镇同，疲劳／断裂加速实验载荷谱的编制及其实验研究，《实验力学》，1995，12
43．熊峻江、高镇同，飞机结构疲劳加速度谱编制及损伤概率分布，《航空学报》，1997，1
44．凌静、高镇同，多工况机械结构疲劳载荷的统计处理，《机械强度》，1992，6
45．英国标准BS5400：《钢桥、混凝土桥及结合桥》，第十篇：疲劳设计实用规则(1978—83版)，西南交通大学出版社
46．潘际炎，铁路钢桥疲劳，《中国土木工程学会第八届年会论文集》北京，1998，3
47．童乐为、沈祖炎、陈忠延，城市道路桥梁的疲劳载荷谱，《土木工程学报》，1997，10
48．徐满堂、文雨松，铁路桥梁疲劳应力谱的计算模拟，《长沙铁道学院学报》，1989，9
49．罗彦宣，捞刀河铁路桥荷载谱和应力谱试验研究，《长沙铁道学院学报》，1989，3
50．贾士升、罗蔚文，关于修订《桥规》疲劳计算和京广线北段典型列车与疲劳荷载谱的制定，——————
51、《钢结构设计规范》(GB17—88)条文说明
52．李秀川、王文涛，变幅疲劳应力的统计与分析，《工业建筑》，98，28(3)
53．雷宏刚，网架焊接空心球节点静力及疲劳性能研究，《建筑结构学报》，1993，1
54．徐国彬、崔杰，网架结构疲劳及其疲劳寿命计算，《建筑结构学报》，1994，8
55．冯秀娟等，在悬挂吊车作用下螺栓球节点网架的疲劳性能，《建筑结构学报》，1995，4
56. Hong-Gang Lei, Chao Dong, Yan Pei, The Testing Research on Equal—Amplitude Fatigue Behaviorof Large-span Grid StrucTur-Es, Proceedings of Sixth Pacific Structural Steel Conference, 15～17 October 2001, Beijing, China
57．雷宏刚，螺栓球节点网架变幅疲劳性能的研究构想，《钢结构工程研究》(Volume 3)，2000，湖南大学
58．丁芸孙，目前网(壳)架及轻钢工程中一些技术问题的探讨，《中国建筑金属结构协会信息网专刊》，2000年11月25日，第2版
59．丁芸孙、朱坊云，十年来大跨度机库网架结构的应用与发展，《第六届空间结构学术会议论文集》，地震出版社，1992
61．赵少汴，单轴载荷下的无限寿命疲劳设计方法与设计数据，《机械设计》，1999，9
62．邹浩，空间网架结构在冶金工业建筑中应用的评述，《第六届空间结构学术会议论文集》，地震出版社，1992
63．刘莉莉、张德豫，螺栓疲劳强度计算的再分析，《焦作矿业学院学报》，1995，4
64．赵少汴、王忠保，《抗疲劳设计—方法与数据》，机械工业出版社，1997，3
65．杨黎明、黄凯等，《机械零件设计手册》(修订版)，国防工业出版社，1993，8
66．卜炎，《螺纹联接设计与计算》，高等教育出版社，1995，7
67．山本 晃(日)著、郭可谦等译，《螺纹联接的理论与计算》，上海科学技术文献出版社，1984，1
68．G．尼曼(德)著、余梦生等译，《机械零件》，机械工业出版社，1985，12
69．И．А．比尔格尔等著、姚兆生译，《机械零件强度计算手册》机械工业出版社，1987，3
70．日本钢构造协会接合小委员会编，王玉春等译，《高强度螺栓接合》，中国铁道出版社，1984，9
71．郦明、奥脱．布克斯鲍姆等，《结构抗疲劳设计》，机械工业出版社，1987，9
72．刘惟信，《机械可靠性设计》，清华大学出版社，1996，8
73．阎楚良、王公权，雨流记数法及其统计处理程序研究，《农业机械学报》，1982，12
74．凌静、高镇同，疲劳载荷数据的计算机统计处理，《机械强度》，1991，3
75．熊峻江、高镇同，雨流回线法及二维疲劳载荷分布假设检验，《航空学报》，1996，5
76．熊峻江、高镇同，实测载荷谱数据处理系统，《中国航空航天大学学报》，1996，8
77．徐文金、周履、诸林，用纽玛克原理求变截面连续梁影响线，《桥梁建设》，1986，4
78．徐钟济，《蒙特卡罗方法》，上海科学技术出版社，1985，6
79. D.H.Lehmer, Mathmatical methods in largescale computing units. Proc. Second Sym. On large-scale digital Calculating machinery, 141—146, 1949, Harvard University Press, Cambridge. Mass, 1951
80．陶澍，《应用数理统计方法》，中国环境科学出版社，1994
81．陈基发、沙志国，《建筑结构荷载设计手册》，中国建筑工业出版社，1997，12