超高周疲劳作用下花岗岩裂纹演化过程研究

为探索超高周疲劳作用下花岗岩内部裂纹的演化机理,构建符合矿物实际分布特征的颗粒流模型,对其进行超声疲劳加载,通过超声疲劳试验加以验证。结果表明:超高周疲劳作用下,花岗岩微裂纹主要由拉张应力机制产生的。在宏观裂纹出现前,矿物晶体边界微裂纹占主导,随宏观裂纹出现,晶内裂纹占比逐渐增大并处于主导地位。     

SPR联接疲劳失效的研究

自冲铆接疲劳过程包括疲劳裂纹萌生、裂纹扩展和疲劳断裂等几个大的阶段。由于疲劳裂纹扩展占了自冲铆接大部分寿命,本文主要探讨了自冲铆接疲劳裂纹扩展的机理。对于连接中没有细观缺陷的地方,疲劳微观裂纹都是由不均匀的局部滑移、裂隙和显微开裂等引起的,然后经过裂纹扩展后达到疲劳失效;有缺陷的地方也可直接经裂纹扩展后最终疲劳失效,自冲铆接的疲劳扩展往往在铆接孔上发生。提出了提高疲劳强度的方法,对工程实践具有一定的指导性。     

基于声发射的混凝土路面传力杆疲劳松动失效机理研究

传力杆装置的疲劳松动是影响水泥混凝土路面结构使用寿命的重要因素。该文通过数值方法研究了车辆轴载作用于板边时传力杆装置的力学特性,在此基础上开发了传力杆的疲劳试验设备,模拟重载交通环境中缩缝最不利位置传力杆的疲劳松动行为,研究了传力杆在不同道路交通荷载条件下的疲劳松动发生机理。研究结果表明:车辆通过缩缝过程中,轮胎与路面接触位置下方传力杆与周边混凝土承载材料间处于高接触应力的加卸载状态;在标准轴载交通环境中,传力杆装置的疲劳松动扩展缓慢;在重载交通环境中,传力杆与混凝土在接触面上持续脱黏,混凝土内微裂纹持续扩展引起材料发生龟裂与剥落,导致传力杆出现疲劳松动;传力杆松动的产生和松动量的增长速率与车辆轴载水平密切相关。     

闭口肋正交异性板钢桥面的疲劳裂纹及检测

文章介绍了正交异性板钢桥面在国内外的应用,阐述了其各构件之间的连接构造,总结了正交异性板钢桥面疲劳裂纹产生的部位及产生的机理,对正交异性板钢桥面关键的连接部位进行线弹性有限元分析,掌握了其应力分布情况。鉴于正交异性板钢桥面疲劳裂纹的复杂性和不易检出性,推荐采用高效的超声波时差衍射(TOFD)检测技术对其进行无损检测。     

汽车钢圈多轴疲劳寿命预计

本文围绕钢圈多轴疲劳寿命预计问题，通过对钢圈上测点应变花数据的测取和计算，确定测点处于多轴应力状态；基于多轴疲劳损伤的临界平面概念，简捷、有效地确定了测点监界平面方向，分析结果得到疲劳寿命预计的验证，并且与试验疲劳裂纹情况定性一致。     

GFRP板对旧桥疲劳断裂裂纹的影响

通过对两座旧桥用ＧＦＲＰ加固的研究，从裂纹疲劳断裂角度定性探讨了ＧＦＲＰ加固旧桥的作用机理，同时对疲劳裂纹的发生、扩展机理进行分析。     

某重型汽车后钢板弹簧断裂失效分析

文章通过断口分析、硬度检测、金相组织检验、化学成分分析对早期断裂失效的某重型汽车钢板弹簧进行了综合分析。分析结果表明:平衡轴壳边缘引起钢板弹簧表面划痕,在该位置产生应力集中,形成疲劳裂纹源,在交变应力载荷作用下钢板弹簧发生早期疲劳失效。     

钢桥面板纵肋-顶板焊缝细节疲劳裂纹的应力强度因子分析

为研究正交异性钢桥面板纵肋-顶板焊缝位置的疲劳裂纹扩展特性,以某钢箱梁斜拉桥为工程背景,基于线弹性断裂力学与扩展有限元方法,通过ABAQUS软件建立纵肋-顶板三维裂纹扩展模型,引入半椭圆初始裂纹,对焊根与焊趾裂纹尖端的应力强度因子进行分析.分析结果表明,在车辆荷载的作用下,纵肋-顶板连接细节的疲劳裂纹是以Ⅰ型为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹;裂纹在横向位于车轮正下方,纵向位于两车轴中间时,疲劳裂纹扩展趋势最大;在车辆经过裂纹附近2 m范围内时,应力强度因子在最值间波动,对裂纹扩展产生较大影响.     

挂车大梁裂纹机理分析

分析了XQ140BG型半挂车车架小鹅颈式结构大梁裂纹机理,提出了改进措施。通过在小鹅颈过渡区增加L形加强板,从而大大改善了局部弯曲应力。用户使用证明,从根本上避免了小鹅颈下翼面疲劳裂纹的产生。     

铝合金车轮支架台架开裂失效分析

对两件开裂的车轮支架(编号分别为1#、2#)进行失效分析。试验过程中首先产生疲劳开裂损伤,后续过程中受较大载荷作用疲劳裂纹发生快速扩展从而形成宏观可见裂纹。通过观察、金相分析,光谱分析及电镜分析认为:1#车轮支架筋条上存在一条裂纹,开裂模式为疲劳开裂,发生开裂的原因应与筋条表面存在聚集态疏松缺陷导致其抗疲劳性能降低有关;2#车轮支架两筋条上各存在一条裂纹,二者开裂机理一致。     

水泥路面碎石化层顶部抗裂夹层疲劳性能分析

旧水泥路面碎石化后会显著降低旧路面结构的整体强度,导致沥青加铺层底易产生疲劳开裂破坏,故常在碎石化层顶部增设富油沥青AC-10抗疲劳夹层。文中通过疲劳试验和数值计算,分析不同荷载方式下碎石化层顶抗疲劳夹层的抗裂性能及抗裂力学机理。结果表明,抗疲劳夹层对偏荷载作用下的抗裂效果最明显,但对弯沉影响较小;疲劳试验与数值模拟结果处于同一数级,疲劳寿命预估方程可行;抗疲劳夹层通过改变裂纹边界、形状等延长裂纹扩展路径,降低裂纹尖端奇异性,从而显著提高沥青加铺结构的疲劳寿命。     

大跨径双层悬索桥钢桁梁整体焊接节点疲劳分析与试验

为了给大跨径钢桁梁悬索桥抗疲劳设计提供依据,针对杨泗港长江大桥钢桁梁采用的整体焊接节点,开展了多轴疲劳荷载作用下整体焊接节点的有限元疲劳分析和试验研究。首先通过建立全桥有限元模型,基于英国BS 5400规范和Miner准则,获得了在标准疲劳车作用下全桥最不利整体节点及其各杆件200万次等效疲劳轴力幅;其次建立最不利整体节点空间精细化模型,通过对各轴向杆件施加200万次等效疲劳轴力幅,进行了多轴荷载下整体节点的疲劳性能分析;最后基于相似理论,设计了1∶6的整体焊接节点缩尺模型,进行多轴荷载下的疲劳试验研究。结果表明:位于距主塔297m距离的F34节点为疲劳最不利下弦杆整体节点;F34节点最大Von-Mises应力在78.8~130.6 MPa,小于设计规范的疲劳强度;200万次的模型疲劳加载试验过程中,未发现任何疲劳裂纹产生,各测点的应力值与理论值误差小于7.8%;杨泗港长江大桥钢桁梁整体焊接节点疲劳性能满足设计要求,研究成果对大跨径双层悬索桥抗疲劳设计具有直接的指导作用。     

钢桥面板U肋-横隔板连接接头应力分析

采用有限元方法对我国常用的实腹式横隔板扁平钢箱梁钢桥面板结构进行了应力分析,研究了U肋-横隔板连接接头疲劳裂纹的产生机理及主要影响因素,并对几种常见的横隔板弧形切口形状及内肋式构造、底部固定式构造等新型构造的效果进行了比较.研究表明,传统构造4和新型内肋式构造21的受力性能较为理想,但普遍适用于不同疲劳裂纹形式、加载条件、横梁高度、制造工艺的最优构造形式并不存在,需要采用基于性能的方法进行U肋-横隔板连接接头疲劳设计.     

正交异性钢桥面板疲劳裂纹试验和数值分析

横隔板开孔和U肋与横隔板连接焊缝端头部位是正交异性钢桥面板的疲劳敏感部位,容易过早、过多地出现疲劳裂纹。为了研究疲劳裂纹产生的原因,以某钢箱梁悬索桥为背景,针对其正交异性钢桥面板制作节段模型进行疲劳试验和扩展有限元分析,考虑横隔板面外变形的影响,研究横隔板开孔部位、U肋与横隔板连接焊缝端头部位疲劳裂纹的产生和扩展。结果表明:节段模型经200万次疲劳荷载作用后,横隔板开孔处出现长7.5mm的裂纹,260万次后扩展到31mm;考虑顶板和横隔板之间的相对水平位移(1.21mm)时,各测点的面内应力计算值与实测值整体吻合良好;横隔板开孔断面最小处的应力达60 MPa,热点应力达到或超过该细节的常幅疲劳极限70MPa,在此处产生裂纹;横隔板的面外变形是诱发横隔板开孔处裂纹的根本原因,热点应力和结构缺陷促使了裂纹的产生。     

正交异性钢桥面板U肋-盖板焊接节点的疲劳性能试验

为深入研究正交异性钢桥面板U肋-盖板焊接节点的疲劳性能及其破坏机理,设计了6个足尺试件模型开展试验研究。首先进行中心加载和偏心加载两种加载工况下的静力试验,对焊缝附近区域的钢板表面应力进行实测,得到热点应力分布规律及应力集中系数;随后进行不同热点应力幅下的高周疲劳循环加载,得到相应的疲劳破坏模式、疲劳寿命、疲劳裂纹扩展过程及速率、刚度退化等实测数据。结果表明:U肋-盖板焊接节点的最大热点应力位于盖板焊趾处;节点在循环荷载作用下的疲劳裂纹扩展过程大致分为裂纹萌生、裂纹稳定扩展、裂纹贯穿壁厚、断裂失效4个阶段,且裂纹贯穿盖板壁厚之后的剩余疲劳寿命可忽略不计;疲劳开裂初期的裂纹扩展速率较为稳定,裂纹贯穿盖板厚度之后的扩展速率明显加快;节点刚度在裂纹长度达到150 mm时开始出现下降趋势,并在裂纹贯穿盖板厚度之后发生刚度急剧退化。通过疲劳寿命数据对比,可以认为采用IIW规范的FAT100级S-N曲线对正交异性钢桥面板U肋-盖板焊接节点的疲劳寿命进行预测和评估是偏于安全的。     

钢桥面板疲劳裂纹耦合扩展机理的数值断裂力学模拟

为研究钢桥面板疲劳裂纹耦合扩展机理,建立焊接分析有限元模型,对纵肋-顶板连接细节、纵肋-横隔板连接细节的焊接全过程进行数值模拟,基于扩展有限元方法建立钢桥面板数值断裂力学模型,对疲劳敏感细节裂纹静、动态扩展行为进行分析。焊接过程分析结果表明:纵肋-顶板连接焊缝区域、纵肋-横隔板焊缝端部区域均存在较大的残余拉应力,峰值接近钢材屈服强度;横隔板挖孔边缘存在切向残余拉应力,峰值约为200 MPa。疲劳裂纹扩展行为分析结果表明:纵肋-顶板连接细节在车辆荷载单独作用下以受压为主,考虑残余应力场作用后细节处于拉-拉应力状态,疲劳裂纹为Ⅰ型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹;车辆偏载作用下纵肋产生扭转变形,计入残余应力后纵肋-横隔板连接焊缝焊趾受拉开裂,萌生于纵肋焊趾、向纵肋腹板扩展的疲劳裂纹为Ⅰ型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹,萌生于纵肋-横隔板连接焊缝横隔板侧焊趾和横隔板挖孔边缘的疲劳裂纹为Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹;纵肋对接细节的疲劳裂纹为Ⅰ型裂纹,车辆荷载作用下以受拉为主,位于纵肋底板弧形过渡区的裂纹相较于纵肋底板中间区域具备更强的扩展能力。     

预应力CFRP加固钢结构的裂纹扩展双参数驱动力模型

预应力CFRP是一种高效的加固损伤钢结构的新型方法,疲劳裂纹扩展驱动机制是评估疲劳寿命和CFRP加固效果的基础.为研究预应力CFRP板加固受损钢结构的裂纹扩展机理,从单调拉伸损伤和循环损伤耦合机制出发,考虑裂纹闭合效应,提出了一种新型双参数驱动力模型△K1-γeffKγmax.然后基于实测裂纹扩展数据,联合采用软件AN...     

冲焊桥壳疲劳寿命影响因素分析

为了解决冲焊桥壳失效的问题,对不同种类冲焊桥壳疲劳试验产生的各种断裂形式进行了分析,找出其失效原因,并有针对性地改进设计和工艺,避免了冲焊桥壳出现裂纹或延缓裂纹产生,提高了桥壳的疲劳寿命。     

某实心轴齿面裂纹的分析

某实心轴在制造完成后的最终检验时发现齿部部分相邻的齿面有不完全连续的裂纹。为了确定裂纹产生的原因,对实心轴的裂纹进行了宏观、断口、金相、成分分析,确定了该实心轴齿面裂纹是锻造时过烧造成,在材料内部形成孔洞引起的锻造裂纹。     

基于应力强度因子的旧水泥路面沥青加铺层反射开裂特性研究

在路面改造中,旧水泥路面加铺沥青是一种十分有效的方法,但容易出现反射裂纹的问题。该文运用断裂力学和有限元数值模拟相结合的方法,研究在交通载荷作用下沥青表层反射裂纹扩展情况。通过应力强度因子对产生病害的路面进行了疲劳断裂寿命预估。探讨了裂纹反射深度、沥青加铺层弹性模量和厚度对产生病害路面疲劳断裂寿命的影响。研究表明:反射裂缝在交通载荷作用下以Ⅰ和Ⅱ型扩展为主;整个反射裂纹上最危险点在裂纹的边缘,比较容易发生裂纹扩展;交通载荷作用在水泥混凝土板边缘处对路面破坏最严重;反射深度越深,剩余的疲劳断裂寿命越少;增加沥青加铺层的厚度和降低沥青加铺层的弹性模量能够增加其疲劳断裂寿命;相比改变加铺层弹性模量,增加加铺层厚度对于路面的疲劳断裂寿命影响更明显。