沥青混合料疲劳损伤非线性演化统一模型试验研究

通过相同条件下一组大样本沥青混合料应变控制小梁弯曲疲劳试验,将弯曲疲劳循环次数和对应循环次数的模量无量纲化后,拟合得到了一组疲劳损伤和对应循环次数比的关系曲线,发现各曲线之间非常相似,尽管各试件的疲劳寿命相差较大。对曲线族进一步分析,归纳得到了此沥青混合料疲劳损伤的非线性演化的统一模型。     

盐—冻融循环作用下废旧轮胎橡胶粉改性沥青混合料性能研究

该文采用三轴蠕变试验和低温小梁弯曲试验,以蠕变速率、5 000次循环对应的应变、抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量、应变能密度等指标对盐冻循环条件下热拌、温拌沥青混合料的高、低温性能进行了研究。结果表明:沥青混合料在经历盐冻融循环后,蠕变速率和5 000次循环对应的应变都增大,高温性能下降,且冻融循环次数相较于盐溶液浓度对沥青混合料高温性能影响更大;抗弯拉强度、最大弯拉应变、应变能密度显著降低,弯曲劲度模量增大,低温性能降低,且盐冻融循环作用的初期,各指标衰变程度较大;盐溶液浓度在10%附近时,对沥青混合料的高、低温性能影响最大;温拌沥青混合料的高、低温性能都优于热拌沥青混合料。     

铸铁试件在热冲击下热疲劳寿命的研究

采用简单的模拟试件进行缸盖常用的铸铁材料在热冲击条件下的低周热疲劳试验,同时建立试件的有限元模型,并运用有限元法对试件进行了温度场和应力与应变场的模拟计算,预测了试件的疲劳寿命.预测的疲劳寿命与试验结果吻合良好,说明模拟计算方法和所建预测模型的正确性.缸盖受到的低周热疲劳损伤与试件所受的热疲劳损伤具有一定的相似性,因此本文中采用的试验与模拟方法也适用于实际缸盖热疲劳寿命的研究.     

T-car后桥台架疲劳试验研究

采用台架疲劳试验模拟了T-car后桥在道路试验中的受力状态。通过对T-car后桥进行的总成扭转试验、总成单侧侧向力试验和总成单侧纵向力试验,测得了各测点在疲劳循环中的应变幅、主应变幅度,并采用Coffin-M anson公式估算了寿命。试验表明,台架疲劳试验能反映路试时的疲劳损伤,根据T-car后桥用钢的应变疲劳性能估算得到的疲劳寿命与实际路试结果相符。     

致损荷载信息缺失在役钢桥的疲劳损伤状态重构方法

大多数在役钢桥的致损荷载信息缺失,根据不完备监测检测信息重构结构的疲劳损伤状态,是确保结构服役安全的基本前提。基于部分疲劳开裂信息反向重建等效致损荷载信息,提出了致损荷载信息缺失条件下的在役钢桥疲劳损伤状态重构方法。首先通过线性损伤累积理论和等效结构应力评估方法计算不同荷载工况下的疲劳敏感构造细节疲劳损伤累积;以钢桥服役期间疲劳损伤监测检测获得的疲劳裂纹检测结果为约束条件,将荷载工况的线性组合作为等效荷载历程,实现了在役钢桥结构的疲劳损伤状态重构;通过模型试验对所提出的疲劳损伤状态重构方法进行了验证。研究结果表明:基于疲劳裂纹损伤信息,在致损荷载信息缺失条件下重构得到的疲劳敏感构造细节损伤状态重构结果与试验结果吻合,证明了致损荷载信息缺失条件下实现疲劳损伤状态重构的可行性和所提出方法的有效性,为在役钢桥的实际疲劳损伤状态评估提供了新思路和新方法。     

沥青混合料的低频疲劳损伤效应分析

加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响较大,疲劳过程中的损伤随着疲劳次数的增加而逐渐增加;耗散能、塑性应变也随着疲劳次数的增加而逐渐增加;所以损伤、耗散能与塑性应变三者之间必然存在某种联系.文中根据低加载频率的疲劳试验来模拟材料的温度疲劳,运用耗散能相关理论分析沥青混合料的温度疲劳损伤,并进行损伤力学分析,说明了粘弹性材料疲劳的本质是荷载循环过程中耗散能的增加.     

基于PSD谱的SCR box频域加速耐久试验

介绍了冲击响应谱(SRS)和疲劳损伤谱(FDS)等概念在描述零件的全寿命损伤和冲击响应上的应用.以某重型车选择性催化还原器(SCR box)为研究对象,提出了通过道路采集时域信号合成加速度PSD谱控制振动台的频域加速耐久试验方法.与现有室内试验方法相比,在失效模式相同和损伤等效的前提下,实现了台架试验与试车场道路试验相...     

基于能量法的组合梁桥拥堵车辆怠速振动所致疲劳损伤评估

针对拥堵车辆怠速振动造成的城市桥梁疲劳失效风险，利用ABAQUS建立车辆拥堵荷载作用下的车-桥耦合有限元模型，通过动力响应分析和应力循环计数，采用能量法以总应变能密度为损伤参量，计算4种拥堵工况下城市组合梁桥钢箱构造细节的疲劳累积损伤，并通过与规范标准疲劳车畅通运行状态时的损伤对比，综合评估车辆拥堵对城市组合箱梁桥疲劳性能的影响。结果表明：城市组合梁桥在车辆拥堵荷载作用下弹性应变能在总应变能密度值中占主导地位，其疲劳行为是典型的高周疲劳，疲劳损伤主要来自于怠速振动初始的3~5个高应力幅循环；钢箱底板-腹板焊缝构造细节的疲劳累积损伤为母材的2~5倍，焊缝是疲劳性能较薄弱的部位；当典型拥堵车流只包含小汽车及公交车时，拥堵状态下的疲劳损伤可偏于安全地采用1辆标准疲劳车怠速振动进行评估，但在某些未限制货车通行路段，车辆拥堵造成的疲劳损伤显著增大；由于发动机怠速振动动力效应致使等效应力幅增大65%，1辆标准疲劳车1次拥堵作用下的疲劳损伤是畅通状态下疲劳车单次过桥产生损伤的14.7倍，构造细节疲劳破坏风险增大；考虑车辆拥堵影响后疲劳累积总损伤增大，疲劳损伤受拥堵工况、交通量及拥堵时长影响，日均拥堵4 h情况下，考虑拥堵后的疲劳损伤可达不考虑时的3.5倍。该文可为类似桥梁疲劳评估提供借鉴参考，为保障既有城市钢桥的安全运营提供一定的基础理论支撑。     

Fatigue Behavior of Bond-type Anchorage with CFRP Tendon

CFRP预应力筋锚固系统的系统研究成果尤其是疲劳性能研究仍较少,采用疲劳试验机对以高性能活性粉末混凝土RPC作为新型粘结介质的CFRP预应力筋粘结式锚具的疲劳性能进行试验研究,CFRP预应力筋锚固系统疲劳试验采取对组装件交替施加静荷载和疲劳荷载,即用静载试验来检验组装件在经历一定次数重复荷载后的静力性能变化.试验结果表明该类锚具具有良好的抗疲劳性能,随着循环加载次数的增加,组装件之间的相对位置将趋于更加稳定的状态;循环加载过程中CFRP筋抗拉刚度略有降低,疲劳136万次与疲劳前组装件CFRP筋的抗拉刚度比值为93.7％.循环荷载作用下对粘结式锚具组装件有损伤,但当所施加的荷载未超过其极限破断力的40％时,CFRP筋与RPC之间的相对位置将保持比较稳定的状态,此时存在一定损伤的粘结式锚具组装件仍具有较好的承载能力.     

基于柴油机考核工况的活塞高周疲劳寿命预测

针对柴油机台架耐久性试验规范规定的柴油机考核方法及工况,建立了多工况循环载荷作用下活塞高周疲劳寿命预测流程;采用Abaqus有限元分析软件建立活塞温度及应力计算模型,通过与试验数据对比进行模型标定,计算了各工况下活塞温度场及应力;采用Femfat软件考虑温度场及各种修正因素的影响对活塞单工况下高周疲劳寿命进行预测,采用双线性累积损伤准则对柴油机考核工况下活塞疲劳寿命进行预测。结果表明:采用双线性累积损伤准则可便捷地进行多工况周期性载荷下活塞高周疲劳寿命预测;活塞冷却油腔位置处寿命最低,但可满足柴油机考核使用要求。     

基于疲劳损伤的试车场道路载荷关系研究

文章探讨了车辆在上汽大众试车场与德国大众Ehra试车场进行道路试验时所承受的载荷关系。通过在测试车上安装六分力测量轮系统,分别采集两个试车场的道路载荷谱信号,依据疲劳损伤理论,对比了车辆在两个试车场中测得的载荷差异。同时分析了车辆在道路试验中所承受的载荷的影响因素,并提出了上汽大众试车场的交变耐久道路试验的优化方案。     

几种球铁应变疲劳特性的研究(Ⅰ)

对珠光体球铁、铁素体球铁、奥—贝（A－B）球铁的应变疲劳特性进行了研究。结果表明，所研究的几种球铁都具有循环硬化特征。在高应变区，延性较高的铁素体球铁具有较高的循环应变疲劳寿命；而在低应变区，强韧性较高的A－B球铁具有较高的循环应变疲劳寿命。分析了球铁的循环硬化原因，探讨了A－B球钦在循环硬化中的奥氏体转变、断口形貌、循环变形特性和应变疲劳寿命的关系。     

基于频域加速的冷却模块振动台架试验研究

介绍了如何从时域加速度信号转换成冲击响应谱(SRS)和疲劳损伤谱(FDS)以及冲击响应谱和疲劳损伤谱的应用。以某车型的冷却模块为研究对象,提出了通过冷却模块的路谱采集加速度时域信号转化成PSD控制台架振动耐久试验的方法。在失效模式和疲劳损伤等效的前提下,实现了试车场耐久规范与台架耐久规范的等效关联,且大大缩短了冷却模块台架试验的时间,解决了冷却模块的台架验证难题。     

增压器涡轮蜗壳开裂问题研究北大核心

对某车用增压汽油机开发过程中出现的国产涡轮蜗壳开裂问题进行了研究,从材料、生产工艺和设计试验等方面综合分析开裂失效因素,建立蜗壳流固耦合解析模型,应用热-机械疲劳分析方法进行设计优化。先用CFD方法计算得到蜗壳热交换边界,然后求解蜗壳在周期冷热循环中的瞬态温度场,将瞬态温度结果输入FEA模型分析后得到蜗壳在周期冷热循环中的瞬态应变变化。根据应变变化幅度推测热-机械疲劳开裂风险,提出了可取代原进口A3K蜗壳的国产1.4837Nb蜗壳优化新方案,并通过了发动机冷热循环耐久试验。研究结果表明了所建方法对解决蜗壳开裂问题实用可行,能够满足工程要求。     

钢筋混凝土空心板梁疲劳损伤试验研究

为获取钢筋混凝土空心板梁的疲劳损伤发展规律,通过对1片试验梁的静载试验测得试验梁的极限承载力,以此作为疲劳试验加载幅值取值依据,对5片试验梁进行等幅疲劳加载试验.试验表明,试验梁呈现出明显的疲劳损伤三阶段(即快速发展、稳定和破坏)规律.接近疲劳破坏时除1至2条主裂缝继续扩展外,其余裂缝停止增长并逐渐闭合,最终在主裂缝处疲劳断裂.试验梁的挠度发展、钢筋与混凝土的应变发展增量在疲劳循环初期增长比较显著;随着疲劳荷载循环次数的增加,增长速率趋缓而进入相对稳定发展阶段;临近破坏时又发生较大幅度的增长.     

一种新的沥青混合料疲劳性能评价方法

根据Lemaitre应变等效假设,定义沥青混合料疲劳损伤参量,并在分析沥青混合料疲劳损伤过程的基础上,定义新的疲劳破坏标准。然后通过三分点小梁弯曲疲劳试验建立基于损伤理论的沥青混合料疲劳性能评价方法。重合性检验表明,该损伤疲劳模型与荷载控制模式无关,从而可以更合理的评价混合料疲劳性能。     

普通钢筋锈蚀后预应力混凝土桥梁疲劳试验研究

借助传统应变片和891拾振器的疲劳试验实时测试系统,通过9片1/6缩尺模型梁疲劳试验,研究了普通钢筋锈蚀后预应力混凝土桥梁疲劳破坏形态以及振幅、刚度、非预应力筋和预应力筋应变、混凝土应变随重复荷载次数的变化规律.研究表明:梁底普通钢筋锈蚀后(预应力筋不锈蚀),只要钢筋没有发生锈蚀断裂破坏,混合配筋合适的预应力混凝土梁的静载承载力与普通没有锈蚀梁的承载力相差不大.锈蚀率超过一定界限后(20％),钢筋在坑蚀处断裂,梁的静载承载力会急剧降低,表现为少筋梁的脆性破坏特征.疲劳反复荷载作用下构件的中性轴位置基本保持不变,不像非锈蚀试件那样呈现出明显的3阶段变化过程;锈蚀率超过7％以后,容许疲劳疲劳寿命会急剧减少,达40％左右.     

轮胎尺寸对汽车结构疲劳累积损伤影响研究

基于结构耐久试验工况,通过六分力设备与底盘杆系所采集的整车道路载荷谱,应用动力学载荷分解方法获得虚拟随机载荷谱,对车身结构进行应力分析和疲劳累积损伤计算。在底盘关键位置布置传感器,同时在车身结构中CAE疲劳分析所对应的5个高应力区粘贴应变片,先后采用3套不同尺寸参数(包括胎高和胎面宽度)的轮胎以相同的耐久工况(同一个试验场,试验路面及对应的速度相同)来进行实车载荷对比测试。针对车身结构载荷幅值、频域进行分析,并基于雨流循环计数对车身和底盘件进行疲劳累积损伤计算与分析。整车实际测试的结果表明,CAE所预测到的损伤(裂纹)位置及其里程数与路试结果相吻合;在同样使用条件下,轮胎内径越大,车身结构和汽车底盘的寿命越低,已经可进行量化对比。     

考虑过盈配合的悬架控制臂焊缝疲劳分析

为了准确地评估悬架控制臂的焊缝疲劳寿命，在考虑过盈装配应力基础上进行了焊缝疲劳分析。对比了理论计算和有限元方法计算的控制臂过盈装配应力，对耐久载荷进行了等效处理，将耐久工况简化为三个简单工况。介绍了“VOLVO”焊缝疲劳分析方法，使用该方法校核了控制臂焊缝疲劳寿命。分析结果与台架试验结果较为一致，优化方案顺利通过整车耐久验证。     

沥青混合料疲劳-蠕变交互作用损伤模型

为了研究沥青混合料在重复荷载作用下的疲劳特性并描述疲劳-蠕变损伤效应共同作用的过程,考虑沥青混合料具有的动态性质,从粘弹性损伤力学基本理论出发,基于应变等效假设,采用复数模量定义了损伤变量。通过分析沥青混合料在周期荷载作用下的损伤变化规律,运用疲劳-蠕变耦合损伤理论,建立了疲劳-蠕变损伤效应共同作用时的损伤演化方程,提出了体现温度及应力影响的损伤模型和疲劳寿命预测模型,并对损伤模型进行了分析。研究结果表明:构建的损伤模型满足热力学准则和物理条件;沥青混合料疲劳失效是由疲劳-蠕变损伤效应共同影响所致;利用提出的疲劳模型可以更好地预测不同温度和应力条件下的沥青混合料疲劳寿命。