预应力磨削工件表面残余应力的有限元分析

分析了在非预应力磨削及预拉应力磨削条件下工件表层残余应力的分布情况.首先应用非线性瞬态有限元法计算了工件在移动热源作用下的温度场;然后应用热弹塑性有限单元法计算了工件在热作用和磨削力耦合作用下的残余应力分布.计算结果表明预拉应力磨削能有效降低工件表层残余拉应力甚至可将残余拉应力转换为残余压应力,并分析了预应力磨削的作用机理.计算结果与实验结果基本一致.     

钢桁梁桥主桁杆件厚板焊接残余应力空间分布试验研究

为研究某钢桁梁桥主桁杆件钢厚板焊接残余应力的空间分布规律,采用与实桥相同的材料和焊接工艺制作30 mm厚的对接焊试板,用局部逐层去除盲孔法对试板表层及内部残余应力进行测试,并对测量结果进行不确定度评定。试验结果表明:厚板表面焊接残余拉应力峰值位于焊缝附近区域,残余应力呈典型的拉-压分布趋势;内部横向残余应力在焊缝附近的分布状态为外拉内压,并且在上表层具有较大的应力梯度;内部纵向残余应力在焊缝附近为拉应力;随着距焊缝中心线距离的增加,纵横向残余应力皆开始逐渐减小,直至转变为压应力。     

900t大型预制箱梁早期张拉抗裂性能研究

运用数值方法和现场测试,研究900 t大型预制预应力混凝土双线简支箱梁在预、初张拉过程中的应力、变形状态及抗裂性能。采用通用有限元分析软件MIDAS/Civil,按弹性支撑计算模型,对预、初张拉阶段箱梁的应力和变形状态进行模拟计算,分析基础刚度、箱梁翼板有效宽度及混凝土弹性模量关键参数对计算结果的影响。在箱梁跨中截面内埋设钢弦式应变计,在梁顶面布置观测标,监测预、初张拉阶段的混凝土应变和梁体变形。研究结果表明,900 t大型预应力混凝土双线简支箱梁跨中截面在预、初张拉阶段未出现拉应力,初张拉后箱梁明显上拱。采用只受压弹性连接模拟箱梁与台座之间的接触关系进行箱梁受力状态分析,能够模拟出梁体在预应力束逐批张拉下梁体逐渐起拱以及梁体自重逐渐参与作用的实际情况,梁体上拱变形的计算结果与实测结果符合较好。     

预应力混凝土连续箱梁R型槽口局部应力计算分析

对预应力混凝土连续箱梁支点负弯矩区预应力钢束的锚后拉应力进行了整体和局部计算分析，结合施工量测结果，揭示了预应力混凝土梁槽口局部应力的分布状态。     

预应力混凝土箱梁的端块应力分析

秦沈客运专线大量采用32 m预应力混凝土箱梁,其端部的锚下应力分布复杂。利用有限元软件建立箱梁的三维实体模型,并详细分析计算结果,得出以下结论:端块长度约为1个梁高,与预应力传递长度基本相同;端块不仅分布有纵向应力还有横向拉应力,甚至超过了混凝土抗拉极限强度。因此建议在设计过程中,应将端块应力控制在混凝土抗拉极限范围内,对局部高应力区应配置足够的非预应力筋以限制裂缝开展。     

预应力CFRP板加固钢板受拉试验研究

文章对预应力CFRP板双面加固钢板的轴心受拉静力行为进行了试验研究,首先采用一维线弹性理论和三维空间单元有限元模型分析预应力CFRP板双面加固钢板的轴心受拉应力分布,然后对粘贴不同预应力水平CFRP板的加固试件进行轴心受拉试验.结果表明:施加机械锚固装置后,钢板应力水平有很大降低,承载能力相应有很大提高,但刚度提高不大,而且机械锚固装置对保持高承载能力是必须的,应力分布理论值与试验值吻合得很好.试验中还观察到CFRP板高应力条件下很小的蠕变和预应力偏心作用所导致的弯曲应力.短期预应力损失主要由弹性压缩产生,循环荷载下的预应力损失很小.因此总预应力损失可简化计算为短期损失乘以一个安全系数,     

铁路货车制动管焊接残余应力测试与焊接组装工艺改进

应用钻孔法对脱轨阀制动管进行了焊接残余应力测试，测试结果表明原焊接工艺条件下，由于制动管管身端部在焊接热的作用下伸长变形受到限制，加剧了焊缝处的径向收缩变形，导致焊趾处产生较大的残余拉应力，在外载荷的二次应力作用下，制动管焊趾处承受了较大的拉应力，增加了制动管焊缝处的疲劳破坏几率。通过对焊接组装工艺改进，降低了制动管焊后焊趾处的残余拉应力，可有效提高制动管疲劳寿命。     

压缩循环加载下缺口裂纹的萌生与小裂纹扩展规律研究

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．     

焊接残余应力对对接接头疲劳裂纹扩展的影响

为提供一种考虑焊接残余应力重分布效应的疲劳裂纹扩展数值模拟方法,并以此研究焊接残余应力对对接接头疲劳裂纹扩展的影响,采用热弹塑性有限元法计算焊接残余应力,再基于计算机图形学与等参元逆变换提出应力映射技术,并借助该技术将计算的应力映射到疲劳裂纹扩展分析模型.采用NASGRO方程,考虑焊接残余应力的重分布效应,研究焊接残余应力对疲劳寿命的影响.研究结果表明:1)即使是很小的焊接残余拉应力也可能对材料疲劳寿命造成显著的降低.相反,很小的焊接残余压应力也可能显著地提高材料的疲劳寿命,本算例不到10％材料屈服强度的焊接残余拉/压应力,将疲劳寿命降低了/提高了25％/75％以上;2)焊接残余拉应力对疲劳寿命的影响随着应力的增大而增大,但增大的比例随着应力值的增大而显著减小;3)残余压应力对疲劳寿命的影响程度要比同值的拉应力影响大.此外,根据研究结果还给出了一些降低焊接残余应力不利影响及提高材料疲劳性能的工程建议.     

空心板梁桥预应力张拉有限元分析

针对简支梁板桥中许多空心梁板在运营中产生裂缝的问题,以正在施工的桥梁中应用的16 m跨预应力空心板梁构件为研究对象,通过试验检测和采用有限元分析软件建立三维实体模型,来了解预应力施加过程中构件内分布筋的受力和混凝土沿纵向和横向的受力情况。计算模型中运用了等效荷载法和预应力束降温法两种预应力施加方式。最后将有限元计算的结果与试验结果做了对比分析。分析结果说明,板梁的有限元计算能够对该结构在预应力张拉阶段的内部应力应变特性做准确的描述,计算结果所表达出的应力分布特征可用作解释此类构件端部的底板和侧面出现裂缝的原因。     

预应力混凝土连续梁底板连续钢束锯齿块配筋设计探讨

本文通过对预应力混凝土连续梁桥底板连续钢束锚固区锯齿块的有限单元分析,表明锚下、锚后的主拉应力均较大,同时将计算结果与各种方法进行比较,提出了底板锯齿块分布钢筋的建议计算方法。     

对用名义拉应力控制预应力混凝土受弯构件裂缝宽度方法的2点改进

在名义拉应力裂缝宽度控制方法中,分别引入预应力度λ的影响和预应力筋第2工作阶段对裂缝宽度控制的有利影响,分别推导了考虑预应力度影响的预应力筋用量计算公式和考虑预应力筋第2阶段有利影响的预应力筋用量计算公式。对某工程实例进行计算分析,结果表明,使用名义拉应力控制裂缝方法计算预应力筋用量时考虑预应力度λ的影响,可以使预应力混凝土结构的设计更加经济、合理。对简支梁的试算分析结果表明,用2种名义拉应力控制裂缝方法算得的预应力筋用量均比用规范方法计算所得的大,而考虑Ap第2阶段贡献后,计算结果与用规范方法计算所得结果接近。     

铁路新型标准混凝土箱梁预应力锚固区力学行为精细化研究

标准混凝土箱梁在我国铁路建设中得到了广泛应用。铁路应用某新型标准混凝土箱梁,采用单排大吨位的预应力锚固形式,共计在梁端设置了17个预应力锚固区。相较于武广客专等应用的双排预应力钢束标准混凝土箱梁,其腹板预应力锚固区的局部应力分布及精细化力学行为值得进一步研究。通过建立新型标准混凝土箱梁空间有限元模型,考虑材料的非线性行为,对箱梁端部预应力锚固区的局部应力场及裂缝开展高精度计算分析。研究结果表明：预应力钢束张拉过程中锚固区混凝土最大主压应力位于N6(腹板最上部预应力钢束)的喇叭口边缘,为33.45 MPa;最大主压应力小于其抗压极限强度值,集中在喇叭口的环向范围内,整体呈现区域小、收敛快的分布形式;标准混凝土箱梁的主拉应力值随预应力钢束张拉不断增大,其中N3(腹板最下部预应力钢束)区域的主拉应力变化最为显著,张拉完成后,锚固区混凝土最大主拉应力达到了混凝土抗拉极限强度,主要分布于锚垫板四周,最大裂缝出现在N6锚垫板上边缘的两角处,裂缝宽度为0.088 mm。混凝土封锚可有效降低预应力锚固区的开裂风险,但在实际服役环境中仍应对此区域进行重点关注。     

长沙磁浮综合检测车车轴的磨削工艺研究

长沙磁浮综合检测车车轴是一种多台阶细长轴,此轴直径长度比大,在磨削力和磨削热的作用下,工件易产生弯曲变形,在加工后易产生腰鼓形、锥形、振痕等多种缺陷,造成工件径向圆跳动和同轴度超差。解决问题的关键是减小磨削力和磨削热,提高工件的支撑刚度。因此,磨削该车轴应从减小加工应力、消除轴身加工受热伸长、正确使用中心支撑架、合理修整砂轮等操作和加工方法方面采取措施,从而保证车轴的加工精度,解决加工难点,以达到图样技术要求,并为今后加工此种车轴积累经验。     

焊前喷砂和焊后热处理对焊接残余应力的影响

用钻盲孔法,研究了转向架用低合金结构钢对接焊试板焊接残余应力的分布、焊前喷砂处理和焊后热处理对焊接残余应力松弛的影响.结果表明,在焊缝区及热影响区存在高焊接残余拉应力,且纵向应力远大于横向应力;焊前喷砂处理能使母材表面形成较大的残余压应力;焊后热处理能够显著降低焊接残余应力,纵向残余应力σx松弛率基本在75%～97%之...     

多条焊缝组合应力场分布研究

对多条焊缝残余应力场分布进行测试研究,结果表明,多维残余应力场分布同多道焊的顺序、工艺等有关,相互之间应力的强弱直接决定着多维残余应力场的分布。焊缝部位残余应力最大,距离多维焊缝25 mm以上拉应力迅速降低接近于0 MPa,50 mm以上基本均为残余压应力。多维残余应力场分布中拉应力分布面积有限,且拉应力随着距焊缝距离的增加迅速衰减,试样端部残余应力均小于内部焊缝处残余应力。主焊缝或最后1道焊在消除残余应力时,应作为主要部位予以重点关注。     

预负荷空心圆柱滚子轴承承载性能的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对预负荷空心圆柱滚子（HCR）轴承的承戢性能进行分析。主要计算预负荷空心圆柱滚子轴承的最底部滚子和次底部滚子的等效应力、接触应力和滚子内圈拉应力的分布情况，分析滚子空心度和过盈量对轴承应力和额定栽荷的影响。通过分析和计算得到数据结果为预负荷空心圆柱滚子轴承的进一步优化提供参考依据。     

先简支后连续结构体系桥梁施工过程监测及其仿真分析

以浙江某高速公路跨江大桥引桥的原型桥为例,运用虚拟层合有限单元法,对先简支后连续结构体系的施工过程进行空间仿真分析,系统研究该类结构体系施工过程中的力学特性。认为:首期预应力张拉给预制构件的顶、底板提供了充足的应力储备,保障了连续预应力张拉及后期恒、活载作用下构件的安全;体系转换对构件的应力重分布具有重要的影响;不同的连续端混凝土浇筑和后连续预应力张拉顺序会导致永久支座负弯矩区的压应力储备不同。     

高速列车制动盘残余应力数值仿真及试验验证

通过建立极坐标下热应力平衡方程,求解得到制动盘热应力表达式;采用有限元分析法对初速度为270 km/h的高速列车合金锻钢制动盘紧急制动工况后的残余应力进行数值模拟分析。结果表明,较大的残余拉应力分布在摩擦面上,随厚度方向逐渐减小,最大残余应力值542 MPa,且在摩擦环内应力分布并不均匀。用X射线应力测定仪对制动盘摩擦环的残余应力进行测定,试验测得最大残余应力值为348.4 MPa。仿真结果和试验结果相差35.7%,结果虽相差较大,但变化趋势基本一致,且合乎实际。理论仿真结果能直接用于制动盘疲劳裂纹扩展评定和寿命预测。     

腹板斜裂缝对重载铁路32 m跨度预应力混凝土T梁受力影响仿真分析

针对出现腹板斜裂缝的重载铁路32 m预应力混凝土简支T梁(图号:专桥2040),分别假定4种不同斜向开裂状态并建立实体有限元模型,对运营荷载作用下在距梁端4～8m的(斜裂缝纵向分布区域)腹板混凝土主拉应力、预应力钢束和箍筋应力,以及跨中挠度进行计算分析.结果表明:腹板斜裂缝对梁体受力影响显著,与完好梁体相比,预设斜裂缝...