平行鋼絲斜拉索疲勞性能評(píng)定研究分為兩部分,該文為第一部分:鋼絲疲勞壽命模型。根據(jù)三參數(shù)冪函數(shù)應(yīng)力-壽命模型與指定應(yīng)力幅下疲勞壽命服從兩參數(shù)Weibull分布,推導(dǎo)表征疲勞壽命的多參數(shù)Weibull模型,將疲勞壽命與應(yīng)力幅統(tǒng)一在模型中。進(jìn)一步根據(jù)疲勞截尾數(shù)據(jù)的條件概率分布建立疲勞模型參數(shù)EM估計(jì)算法,通過分析文獻(xiàn)中鋼絞線疲勞數(shù)據(jù)及研究開展的高強(qiáng)鋼絲疲勞數(shù)據(jù)闡述多參數(shù)Weibull模型的適用性與優(yōu)點(diǎn)。研究表明:該多參數(shù)Weibull模型能夠較好地描述鋼絲及鋼絞線疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù),指定應(yīng)力幅時(shí)疲勞壽命簡(jiǎn)化為兩參數(shù)Weibull分布,指定疲勞壽命時(shí)應(yīng)力幅簡(jiǎn)化為三參數(shù)Weibull分布。文中提出的模型參數(shù)EM估計(jì)算法有效地解決了含有截尾數(shù)據(jù)的模型參數(shù)估計(jì)問題,采用全部疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型參數(shù)估計(jì),提高模型參數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)確性。
【部分圖文】：

·66·土木工程學(xué)報(bào)2017年圖1EM算法各參數(shù)收斂過程Fig．1ConvergenceprocessofparametersinEMalgorithm模型參數(shù)估計(jì)值與中間變量V的計(jì)算結(jié)果在圖2中給出。從圖2中可以看出，中間變量V各數(shù)據(jù)點(diǎn)的經(jīng)驗(yàn)累積概率在Weibull概率圖呈直線關(guān)系，且均在估計(jì)模型的附近。中間變量V可以通過95%顯著水平的KS假設(shè)檢驗(yàn)服從形狀參數(shù)β=3．975、特征參數(shù)K=2．905×1012的兩參數(shù)Weibull分布。從圖中可以看出不同應(yīng)力幅對(duì)應(yīng)的鋼絞線疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)均較好地服從本文提出的疲勞模型。不同應(yīng)力幅下鋼絞線疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)、截尾數(shù)據(jù)及估計(jì)得到截尾數(shù)據(jù)的期望值在圖3中給出，同時(shí)圖3給出采用本文提出的疲勞模型計(jì)算得到的鋼絞線PSN曲線。鋼絞線中值SN曲線和概率保證率99．7%(失效概率0．3%)的SN曲線如下:logN=13．201－2．96log(ΔS－66．523)(24)logN=12．894－2．96log(ΔS－66．523)(25)文獻(xiàn)［22］采用式(2)，假定S0=0，采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)每個(gè)應(yīng)力幅下鋼絞線疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)且未考慮截尾數(shù)據(jù)，通過回歸得到中值SN曲線及保證率99．7%的SN曲線亦在圖3中給出。從圖3中可以看出對(duì)于中值SN曲線，當(dāng)應(yīng)力幅圖2中間變量V的Weibull概率圖Fig．2WeibullplotofvariableV圖3鋼絞線PSN曲線Fig．3PSNcurvesofstrand較高時(shí)，文獻(xiàn)［22］和本文模型計(jì)算結(jié)果較為接近，當(dāng)應(yīng)力幅較低時(shí)，疲勞數(shù)據(jù)離散性增大，特別對(duì)于截尾數(shù)據(jù)，本文估計(jì)得到其循環(huán)次數(shù)的期望值為2．145×106，而文獻(xiàn)［22］中截尾數(shù)據(jù)并未參與統(tǒng)計(jì)，此外，文

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·66·土木工程學(xué)報(bào)2017年圖1EM算法各參數(shù)收斂過程Fig．1ConvergenceprocessofparametersinEMalgorithm模型參數(shù)估計(jì)值與中間變量V的計(jì)算結(jié)果在圖2中給出。從圖2中可以看出，中間變量V各數(shù)據(jù)點(diǎn)的經(jīng)驗(yàn)累積概率在Weibull概率圖呈直線關(guān)系，且均在估計(jì)模型的附近。中間變量V可以通過95%顯著水平的KS假設(shè)檢驗(yàn)服從形狀參數(shù)β=3．975、特征參數(shù)K=2．905×1012的兩參數(shù)Weibull分布。從圖中可以看出不同應(yīng)力幅對(duì)應(yīng)的鋼絞線疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)均較好地服從本文提出的疲勞模型。不同應(yīng)力幅下鋼絞線疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)、截尾數(shù)據(jù)及估計(jì)得到截尾數(shù)據(jù)的期望值在圖3中給出，同時(shí)圖3給出采用本文提出的疲勞模型計(jì)算得到的鋼絞線PSN曲線。鋼絞線中值SN曲線和概率保證率99．7%(失效概率0．3%)的SN曲線如下:logN=13．201－2．96log(ΔS－66．523)(24)logN=12．894－2．96log(ΔS－66．523)(25)文獻(xiàn)［22］采用式(2)，假定S0=0，采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)每個(gè)應(yīng)力幅下鋼絞線疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)且未考慮截尾數(shù)據(jù)，通過回歸得到中值SN曲線及保證率99．7%的SN曲線亦在圖3中給出。從圖3中可以看出對(duì)于中值SN曲線，當(dāng)應(yīng)力幅圖2中間變量V的Weibull概率圖Fig．2WeibullplotofvariableV圖3鋼絞線PSN曲線Fig．3PSNcurvesofstrand較高時(shí)，文獻(xiàn)［22］和本文模型計(jì)算結(jié)果較為接近，當(dāng)應(yīng)力幅較低時(shí)，疲勞數(shù)據(jù)離散性增大，特別對(duì)于截尾數(shù)據(jù)，本文估計(jì)得到其循環(huán)次數(shù)的期望值為2．145×106，而文獻(xiàn)［22］中截尾數(shù)據(jù)并未參與統(tǒng)計(jì)，此外，文
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本文編號(hào)：2866990