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为采用断裂力学方法对既有钢桥焊接细节进行疲劳评估,对6.1,10.0和23.5 mm的Q345q D桥梁钢对接焊缝进行疲劳裂纹扩展速率试验和疲劳裂纹扩展门槛值测定试验,基于两种数据处理方法得到了不同厚度、不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率参数。试验结果表明:在通常的应力强度因子幅值范围(10~70 MPa·m0.5)内,基于单试件数据点的处理结果对应的裂纹扩展速率明显高于基于成组数据点的处理结果;Q345q D对接焊缝的疲劳裂纹扩展速率随应力比增加而增加;本批次的Q345q D对接焊缝的疲劳裂纹扩展性能优于BS7910中给出的通用钢材疲劳裂纹扩展性能;Q345q D对接焊缝疲劳扩展门槛值随应力比增加而降低,并给出了门槛值随应力比变化的公式。 相似文献
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《中国铁道科学》2015,(3)
为采用线弹性断裂力学方法对既有铁路钢桥进行疲劳评估,利用紧凑拉伸试样、基于柔度法的测量手段,对6.1,10.0和23.5mm厚的我国应用最广泛的Q345qD桥梁钢进行疲劳裂纹扩展速率试验,分别采用单试件数据点和成组(相同材料、厚度和应力比)数据点拟合,得到不同厚度、不同应力比下试件的疲劳裂纹扩展速率参数。试验结果表明:在通常的应力强度因子幅值范围(10~70 MPa·m1/2)内,基于单试件数据点拟合参数得到的疲劳裂纹扩展速率明显高于基于成组数据点拟合参数得到的裂纹扩展速率;Q345qD桥梁钢的疲劳裂纹扩展速率随应力比增加而增加,当应力比从0.1增加到0.5时,本批次钢材的疲劳裂纹扩展速率增幅为7%~25%,但随板厚增加的变化并不显著;本批次Q345qD桥梁钢的疲劳裂纹扩展性能优于HPS485W和14MnNbq桥梁钢及BS7910标准中给出的通用钢材疲劳裂纹扩展性能。 相似文献
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作者从粗糙度诱发裂纹闭合的几何模型着手,通过推导得出了应力比、显微组织与裂纹闭合间的关系表达式,并就U71Mn钢不同奥氏体晶粒、不同应力比对裂纹闭合以及门槛值附近疲劳裂纹扩展行为的影响进行了研究。结果表明,粗大奥氏体晶粒由于有较大的断面粗糙度,使裂纹闭合程度增大.从而提高门槛值,但它不影响中速区域疲劳裂纹的扩展。应力比除了影响裂纹扩展的微观过程外,主要是影响裂纹闭合。随着应力比的增加,裂纹闭合作用减少,表现出裂纹扩展速率的提高和门槛值的降低。 相似文献
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采用国家标准GB6398-86规定的试验方法,对15MnVNq钢焊接接头在疲劳裂纹扩展中速区和近门槛值区的裂纹扩展规律进行了深入的研究。在应力比,残余应力对疲劳裂纹扩展的影响方面获得了有价值的成果。本文还在疲劳断口的研究方面进行了新的尝试,探讨了二次裂纹对疲劳裂纹扩展的影响。 相似文献
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通过研究机车车辆零部件的常用钢种42CrMo在不同应力比下三点弯曲缺口试件的疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展规律,确定了该钢的缺口根部最大应力范围Δσmax和疲劳裂纹萌生周次Ni的关系,疲劳裂纹萌生门槛值(Δσmax)th及短裂纹扩展规律da/dN=cσα^n.α;提出了一种估算缺口试件疲劳寿命的方法。 相似文献
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通过试验测定了车轮钢Ⅱ型裂纹的疲劳扩展速率、断裂韧性KⅡC和应力强度因子范围门槛值ΔKth,绘制了da/dN-ΔK;曲线,确定了Paris公式,计算了轮辋裂纹的临界尺寸,根据轮辋裂纹的失效尺寸,计算了车轮的疲劳扩展寿命。为研究轮辋裂纹的扩展规律提供了重要的理论依据。 相似文献
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对A3钢和ZG25铸钢进行了压-压疲劳裂纹萌生与小裂纹扩展规律试验,并用弹塑性有限元程序计算了试样缺口根部的应力应变场.得出残余应力的分布规律和随裂纹扩展的变化情况。通过对试验和计算结果进行理论分析,建立了小裂纹扩展的静态模型及数学表达式。缺口残余拉应力是裂纹萌生与扩展的驱动力.而卸载比是最主要的影响因素. 相似文献
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在三角波、正弦波、方波3种加载波形下对LZ50车轴钢紧凑拉伸试样开展疲劳裂纹扩展试验,采用扫描电镜观察断口形貌,并结合试验数据分析加载波形对裂纹尺寸增量和扩展速率的影响。结果显示:加载频率较高时,疲劳裂纹扩展行为对波形的敏感性较低,断口形貌基本相同;加载频率较低时,波形对疲劳裂纹扩展行为的影响增大,断口形貌出现差异;稳态扩展区以疲劳条带为主要扩展机制,三角波加载下的疲劳条带间距明显小于其他2种波形,其失稳扩展区形貌以韧窝为主,且韧窝较其他2种波形下的小且浅。同时,基于LS-DYNA软件和节点位移外推法对CT试样在3种加载波形下的应力强度因子进行计算和分析。结果表明:仿真分析波形对疲劳裂纹扩展的影响机制与试验结果基本一致。 相似文献
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U71 Mn 50 kg·m-1普通碳素钢钢轨疲劳裂纹扩展速率试验研究 总被引:2,自引:0,他引:2
根据室内对U71Mn50kg·m-1普通碳素钢钢轨按三点弯曲标准进行的试验,测定该钢轨的疲劳裂纹扩展速率,即裂纹扩展深度a及其对应的循环次数N值。利用中值法求得裂纹扩展深度对循环次数的微分值。根据断裂理论求得相应的裂纹前沿应力强度因子幅度ΔK。根据Paris公式,对以上两值取自然对数进行线性回归分析,确定该公式中U71Mn50kg·m-1普通碳素钢钢轨疲劳裂纹扩展速率的两个材料常数C为3 8771×10-12,m为3 6343。 相似文献
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低温环境下铁路钢桥疲劳断裂性能研究 总被引:5,自引:0,他引:5
针对青藏铁路修建中遇到的钢结构抗疲劳问题,以364根试件的裂纹尖端张开位移试验(CTOD)、702根试件的夏比V型缺口冲击试验(CVN)以及24mm钢板对接焊缝疲劳裂纹扩展速率试验的数据为依据,研究-50℃低温环境下铁路钢桥的疲劳断裂性能。采用常规疲劳试验和数据分析方法会得出“低温疲劳性能好于常温疲劳性能”的错误结论。断裂力学理论分析的结果表明,在相同应力条件下,低温时的疲劳容许裂纹长度(17mm)远小于常温情况(56mm);相同疲劳循环次数下-50℃与常温的疲劳应力幅的比值为0.88;低温下裂纹稳定扩展区和急剧扩展区的交界点前移。根据研究结果确定,-50℃低温环境下钢桥的疲劳设计可采用现有桥梁钢结构规范规定的公式,但其疲劳容许应力幅取现行规范规定的常温值的80%,同时还应满足相应的构造细节设计及制造的特殊规定。 相似文献
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在室温25℃~360℃自约束型热循环条件下,研究SiC增强颗粒体积分数为20%的铝基复合材料SiCp/A356的热疲劳裂纹形成与扩展特性,并且探讨了复合材料热疲劳裂纹的形成机制和扩展过程。研究结果显示,试样的切口尺寸对裂纹形成有很大的影响,而对裂纹扩展阶段的影响可以忽略,但试样厚度对裂纹的扩展有影响。通过非线性有限元顺序耦合法仿真计算了热疲劳裂纹尖端应力应变场,确定热疲劳裂纹扩展的驱动力为低温点的拉应力,因而认为,结合本次实验结果并通过断裂力学分析方法可以对颗粒增强金属基复合材料的热疲劳裂纹的扩展行为做进一步的研究。 相似文献
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研究轨钢表面裂纹在正弦波和矩形波载荷交替作用下的扩展规律,结果表明轨钢在冲击载荷作用下,表面裂纹扩展速率比正弦波的扩展速率平均快5倍,极限时相差92倍。缺口应力场的数值分析和疲劳裂纹扩展实验均证实表面裂纹扩展速率可用帕里斯(Paris)公式描述.其估算的寿命值和实际值相吻合。 相似文献
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铁路正交异性钢桥面板典型疲劳裂纹寿命估算 总被引:2,自引:0,他引:2
针对铁路正交异性钢桥面板中典型疲劳裂纹形式,建立计算模型。采用有限元数值方法模拟钢桥面板应力分布,确定各典型疲劳裂纹最不利位置;利用有限元子模型技术模拟各疲劳裂纹位置焊接细节,分析焊缝引起应力集中程度及对疲劳裂纹产生所造成影响;依据断裂力学揭示疲劳裂纹扩展速率与裂纹周围应力场关系,对几种典型疲劳裂纹进行疲劳寿命估算。结果表明:在桥面板与纵肋连接处,桥面板疲劳裂纹寿命较短,而纵肋疲劳裂纹寿命较长,这与国内外现场实测及试验结果相吻合;在横梁与纵肋连接处,其主应力较大且应力集中效应明显,极易产生疲劳裂纹。 相似文献
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利用有限元法对840D货车车轮在长坡道制动工况下产生的温度场、热应力场进行分析,进而得到裂纹在扩展过程中应力强度因子的变化规律。分析表明:裂纹在穿透辐板厚度之前,裂纹的扩展以内侧周向扩展为主,并且稳定扩展;裂纹在穿透辐板厚度时,由于沿辐板厚度方向的裂纹尖端Ⅱ型应力强度因子存在突变,可能导致裂纹产生不稳定扩展突变;裂纹在穿透辐板厚度之后,由于内侧裂纹的Ⅱ型裂纹应力强度因子持续增加,外侧裂纹的Ⅱ型裂纹应力强度因子大于Ⅰ型裂纹应力强度因子,但都小于内侧裂纹的Ⅰ型裂纹应力强度因子,因而裂纹仍以辐板周向扩展为主,但裂纹扩展的方向稳定性变差,裂纹可能向轮辋扩展。 相似文献
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车轴钢近门槛区裂纹扩展试验数据拟合处理研究 总被引:1,自引:0,他引:1
采用加权非线性回归方法对车轴钢疲劳裂纹扩展速率数据进行处理,并对近门槛区的数据岍予较大的权值,所得结果与试验点吻合较好,可为估算车轴的实际疲劳裂纹扩展寿命提供良好的试验依据。 相似文献
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