缺陷水泥混凝土路面裂缝扩展机理研究

研究表明,水泥混凝土路面在凝固收缩过程中形成板底早期裂缝,产生缺陷。为此,采用了断裂力学的基本原理,通过计算得出路面板底裂缝深度、荷载大小和应力强度因子之间的关系,分析了路面裂缝扩展的条件。同时,利用疲劳方程建立了荷载作用次数与稳定断裂韧度下降之间的关系式,由此说明疲劳荷载作用下产生的累计损伤导致的稳定断裂韧度下降是路面开裂破坏的根本原因。     

水泥混凝土路面开裂机理探讨

运用损伤力学的基本原理探讨了水泥混凝土路面的开裂机理和破坏过程,在此基础上分析出了车辆荷载反复作用下路面的累积损伤加剧,断裂韧度降低。随着裂缝深度的逐渐增加,荷载在裂缝尖端造成的应力强度因子也越来越大,最终达到水泥混凝土路面失稳时的开裂韧度,路面板随即发生断裂破坏。     

随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型

为实现在全应力强度因子范围合理进行结构安全性分析,提出了概全门槛值和断裂韧度的随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型。考虑了平均应力效应,以给定应力强度因子下裂纹扩展率服从对数正态分布为基础,考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响,将存活概率和置信度相融合,由线性回归结合极大似然原理确定概率模型的参数。通过对铁道车辆LZ50车轴钢试验数据的分析表明,模型从数学上良好描述了疲劳长裂纹从裂纹启裂到瞬时断裂的整个随机过程,比较Paris、Elber和Forman模型拟合试验数据表明,该模型相关系数最大,拟合效果最好。     

复合型裂纹应力与应力强度因子分析的位移间断法

采用复变函数方法严格导出了复合型裂纹线上应力分布与位移间断的关系式，然后利用这些关系式和裂纹尖端端站的奇性分析方法，就得到了应力强度因子与位移间断之间的表达式。     

基于Forman方程的随机疲劳长裂纹扩展概率模型

为了提高随机疲劳长裂纹扩展率预测精度,基于Forman方程,发展了随机疲劳长裂纹扩展概率模型及其参数测定方法,考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响,得到了包含存活概率曲线、置信度曲线和两者融合曲线在内的长裂纹扩展率关系曲线,在给定应力强度因子范围内,裂纹扩展率服从对数正态分布条件下,采用线性回归和极大似然法测定模型参数。对铁道车辆LZ50车轴钢裂纹扩展数据分析表明,该模型反映了材料断裂韧度对长裂纹扩展率的影响,克服了基于Paris-Er-dogan方程的概率模型在高应力强度因子范围预测偏于危险的缺陷,验证了该模型的合理性。     

弯曲载荷作用下工字形截面梁腹板中心穿透裂纹的应力强度因子

工字形梁是工程中最常见的结构之一。其中的任何裂纹都将成为结构断裂失效的隐患。带有裂纹的工字形梁是典型的三维有限边界问题,用经典方法求解其裂纹的应力强度因子通常是相当困难的。本文利用裂纹非自发扩展的能量释放率建立了一个求解弯曲栽荷作用下工字形截面梁中心裂纹的应力强度因子的一个新的方法。给出了工字形截面梁裂纹非自发扩展能量释放率G^*一积分与应力强度因子的关系,同时也给出了G^*一积分与载荷、几何参量以及机械性能参数的关系,进而得到工字形截面梁腹板中心裂纹的应力强度因子。     

基于相互积分的应力强度因子数值分析

应力强度因子可反映裂纹尖端弹性应力场的强弱,是解决结构疲劳断裂问题的重要参数。工程上常采用有限元分析软件对各种复杂裂纹体进行数值模拟进而求解断裂问题。有限元分析软件ANSYS提供后处理功能可直接计算各种断裂参数。借助ANASYS计算平台,分别采用传统的位移插值法和基于相互积分的数值方法可求得张开型二维及三维裂纹应力强度因子。将数值分析结果与二维裂纹的解析解和三维裂纹扩展实验的测量结果进行对比分析后发现,基于相互积分理论求得的应力强度因子更为精确,这种优势在三维裂纹数值分析中更为显著。     

焊缝界面区域应力状态对异种钢接头蠕变断裂行为的影响

从理论上分析了异种钢接头邻近焊缝界面低强材料区的应力状态及其对蠕变断裂行为的影响，建立了表征应力状态的应力三轴系σＨ／σ↑－与蠕变应变率比εＷ↑－ｃ／εＢ↑－ｃ之间的定量关系式。分析结果表明：邻近界面低强材料的三轴拉应力是导致接头早期低塑蠕变失效的主要原因。蠕变断裂实验结果验证了理论分析的正确性。     

沥青混合料的半圆弯拉与小梁三点弯拉对比试验

通过沥青混合料的半圆弯拉与小梁三点弯拉试验,分别得到了在2种试验方法下的沥青混合料力学强度、断裂韧性和疲劳寿命.结果表明沥青混合料的半圆弯拉强度与小梁三点弯拉强度比近似等于1;半圆弯拉试验得到的断裂韧度和延性断裂韧度比小梁三点弯拉试验得到的都要大;半圆弯拉疲劳试验得到的疲劳寿命比小梁三点弯拉疲劳试验得到的小.同时依据变异系数,表明半圆弯拉试验的变异性最小.因此,用半圆弯拉试验表征沥青混合料的力学特性比小梁三点弯拉试验较优越.     

断裂力学中线弹簧模型的扩充

应用能量原理和断裂力学理论对原有的线弹簧模型进行了扩充，导出了线弹簧模型在两种以上荷载作用下，柔度与应力强度因子的关系式；分析讨论了钝裂纹尖端曲率半径和塑性区域对柔度变化的影响。     

E43厚钢板焊接接头的断裂韧性试验

根据BS7448断裂韧度试验标准,对常用的E43厚钢板进行了CTOD(裂纹尖端张开位移)断裂韧度试验,分别测试了在20℃室温条件下母材、热影响区、焊缝区的CTOD数值,测试验结果表明:母材、热影响区、焊缝区的CTOD特征值均大于允许值,工程结构断裂韧度符合要求。     

沥青混合料的三种实验力学特性比较

通过对沥青混合料的半圆弯拉强度与间接拉伸强度再次试验,得到了半圆弯拉与间接拉伸的强度比为2—3倍左右,并与小梁三点弯拉试验强度相比较,得到了两者的强度比为1左右;进一步对间接拉伸与小梁三点弯拉试验强度进行比较,得到了与半圆弯拉与间接拉伸的强度比相同的结论．比较了半圆弯拉试验与小梁三点弯拉试验的断裂韧性,及三者试验方法得到的疲劳寿命,试验结果表明半圆弯拉试验得到的断裂韧性比小梁三点弯拉的偏大;半圆弯拉试验得到的疲劳寿命介于间接拉伸与小梁三点弯拉试验得到的之间．进一步分析试验结果的变异系数,表明半圆弯拉试验的变异性最小．     

ER8C和ER8材质高速动车组车轮的服役性能

为全面掌握高速动车组用ER8C和ER8车轮服役性能,使用OBLFQSN750型电火花直读光谱仪等设备分别实测了新旧车轮材料的化学成分、常规力学性能、疲劳特性、冲击性能及韧脆转变温度、断裂韧性、疲劳裂纹扩展门槛值和疲劳裂纹扩展速率等,并进行了金相组织观测,综合评价分析了两种材质车轮服役性能. 结果表明:1） ER8C材质车轮比ER8材质车轮中Si含量高2.74倍,Mn含量高1.29倍,Cr+Mo+Ni总含量低45%,C含量略低,其抗拉强度和屈服强度提高5%,疲劳强度提高15%. 2） 车轮显微组织为珠光体+少量铁素体,踏面下相同深度,ER8C材质车轮中铁素体更均匀细小,晶粒度大于8.5级,ER8材质车轮铁素体粗大,晶粒度为8级. 3） ER8C材质车轮韧脆转变温度为84.30 ℃,ER8材质车轮韧脆转变温度为71.97 ℃,车轮运用工况处于两种材质的脆性区. 4） ER8C材质车轮断裂韧性比ER8材质车轮高约6%,其阻止裂纹产生的能力优于ER8材质车轮;ER8材质车轮裂纹扩展门槛值比ER8C材质高17%,其阻止裂纹扩展的能力优于ER8C材质车轮;两种材质车轮的裂纹扩展速率相当. 5） 服役过程中ER8C材质车轮踏面垂直磨耗速率略大于ER8材质车轮.      

柔性纤维砼断裂韧性的试验研究

通过三点弯曲梁的试验,对柔性纤维砼的断裂韧性进行了测试和分析,并计算出不同柔性纤维含量的纤维砼的断裂韧性.表明柔性纤维砼的抗裂性能明显优于普通砼.     

金相剖面法确定13CrMo44钢及焊接接头区的断裂韧性值

本文采用金相剖面法,通过测定压力容器用钢13CrMo44钢及焊接接头各区裂纹尖端饱和伸张区高度(SZD),来确定焊接接头不均匀体各区的断裂韧性.该法能把焊接接头各区的组织特征、微观断口形貌同断裂力学宏观参数紧密结合起来,克服了以往诸方法难以使裂纹尖端准确达到预定位置的缺陷.试验结果表明:用 P_5焊条手弧焊对接的焊接接头断裂韧性只有母材的一半,熔合区断裂韧性最低,是结构的最薄弱环节.焊接接头各区的断裂韧性值为合理评定压力容器缺陷,正确估算剩余寿命提供了依据.     

柔性纤维砼断裂韧性的试验研究

通过三点弯曲梁的试验,对柔性纤维砼的断裂韧性进行了测试和分析,并计算出不同柔性纤维含量的纤维砼的断裂韧性.表明柔性纤维砼的抗裂性能明显优于普通砼.     

低温下铁路钢轨铝热焊缝接头冲击韧性试验与断口分析

经济发展使寒冷地区铁路建设大规模开展,而钢轨长期低温服役,力学性能会受到影响.钢轨铝热焊缝接头同钢轨钢材一样,在低温下其冲击韧性变差,容易发生脆性断裂,因此需要对低温下的冲击韧性进行研究.在＋20～-60℃温度范围内测量了我国常用钢轨焊剂ZTK-I（60U71Mn）型和ZTK-I（60U75V）型的U型缺口冲击功,试验结果显示2种焊缝的冲击功均随温度的降低而降低,同时在各个温度段的冲击功绝对值都较小.同时利用电镜扫描对微观形貌进行分析,显示出焊缝接头的脆性特征.研究结果表明：焊缝接头的韧性相对较差,铝热焊缝接头技术尚有继续研究改进之处.     

Mechanical Properties of SFHPC after Exposure to High Temperatures

Introduction High-performance concrete ( HPC) with highstrength or high durability is gradually replacing thenormal concrete ( NC), especially in structuresexposed to severe environment. The advantages ofHPC are attributed to the improvement of internalmi…     

复合式机场道面荷载型反射裂缝影响因素分析

为了考察结构参数对复合式机场道面荷载型反射裂缝的影响规律和显性关系,基于线弹性断裂力学理论和平面应变假设,应用ABAQUS有限程序首先分析了在反射裂缝扩展过程中结构参数对复合式道面裂缝尖端应力强度因子的影响,然后利用正交设计,选取结构参数作为考察因素,计算裂缝尖端应力强度因子,并进行极差和方差分析。研究表明：随着裂缝不断扩展,Ⅰ型应力强度因子不断减小,Ⅱ型应力强度因子不断增加;土基模量、面层厚度对Ⅰ型反射裂缝有显著影响,基层模量对Ⅱ型反射裂缝也有显著影响,加固地基是复合式机场道面结构设计中效果最明显的一种抗反射裂缝措施．