沥青混凝土长期耐久性能在统计学上的分布规律研究

已有研究通常采用正态分布来描述沥青混凝土的疲劳耐久性,但是由于材料本身以及试验环境条件的变异性,试验所得的疲劳耐久性能具有很大的离散性。依据大量室内试验并优选代表性强的数据源,利用双参数Weibull分布理论验证沥青混凝土材料的疲劳耐久性能在统计学上的分布规律,并回归得到了不同失效概率条件下的疲劳寿命方程。结果表明:Weibull分布理论能够较好地描述多因素复杂条件下沥青混凝土的疲劳耐久性分布特征。     

水基-聚合物SRX稳定碎石疲劳试验研究

基于垂直振动成型试验方法，采用Weibull 分布函数，研究了不同SRX含量以及不同应力水平下SRX稳定碎石的疲劳寿命，试验结果表明：应力水平和SRX含量直接影响SRX稳定碎石的疲劳寿命，随着应力水平的提高和SRX含量的减少，SRX稳定碎石的疲劳寿命逐渐减小，特别是当应力水平大于0.85，达到0.9 时，SRX稳定碎石的疲劳寿命急剧下降。通过分析SRX稳定碎石的等效疲劳寿命的概率分布，得出了其符合两参数Weibull 分布的结论，并给出了SRX稳定碎 石在不同SRX含量下以及不同失效概率下的疲劳寿命方程。通过对比分析SRX稳定碎石、水泥稳定碎石与ATB—30失效概率为50%时的疲劳方程曲线，表明SRX稳定碎石的疲劳性能明显优于水泥稳定碎石，与ATB—30的疲劳性能相近。     

半刚性基层材料的疲劳特性

采用振动法制作了4种半刚性基层材料不同结构类型的梁试件,应用MTS试验机进行了疲劳性能试验,利用Weibull分布函数对疲劳试验结果进行回归分析,建立了不同材料不同结构试件的室内疲劳寿命预估模型,分析了半刚性基层材料的结构类型和弯拉强度对疲劳寿命的影响.分析结果表明:不同半刚性基层材料疲劳方程的回归系数a、b有差别.水泥稳定类材料的疲劳方程除骨架空隙结构类型外均较接近,回归系数a为0.969～1.110,回归系数b为-0.073～0.096.二灰稳定类材料的疲劳方程的回归系数a为1.129～1.173,回归系数b为-0.079～-0.083.0.70应力水平下水泥稳定碎石骨架密实结构的疲劳寿命对数为3.602,悬浮密实结构的为3.118,因此,骨架密实结构的抗疲劳性能优于悬浮密实结构.0.70应力水平下二灰稳定碎石的疲劳寿命对数为5.006,水泥稳定类材料的疲劳寿命对数最大为3.724,因此,前者的抗疲劳性能优于后者.     

铁道车辆LZ50车轴钢的概率机械性能

完成了铁道车辆LZ50车轴钢的概率机械性能试验研究，拓宽了确定有限疲劳可靠性数据良好假设分布的统一方法，比较了6种常用分布(即三参数Weibull、两参数Weibull、正态、对数正态、极大值和极小值分布)对试验数据的描述效果，综合分析了他们的拟合优度、失效机理的一致性和尾部预测的安全性。从预测的安全性角度，选择了极小值分布为最佳统计模型，提出了给定可靠度和置信度下基于极小值分布的机械性能参数估计方法，并有效地估计了材料的概率机械性能参数。     

混合砂混凝土弯曲疲劳性能研究

开展了混合砂混凝土在3种应力水平下的弯曲疲劳试验,进行了混凝土疲劳寿命的威布尔分布检验,拟合了平均弯曲疲劳寿命的lg S-lg N方程、考虑失效概率的F-lg S-lg N方程,计算了混凝土疲劳极限强度。结果表明:混合砂混凝土的疲劳寿命符合两参数威布尔分布;相同应力水平下,随着失效概率的减小,疲劳寿命随之减小。混合砂混凝土疲劳寿命N=2×106时,疲劳强度折减系数为58%。     

基于疲劳方程的水泥乳化沥青稳定碎石基层试验研究

水泥乳化沥青稳定碎石作为路面结构基层材料,其路面结构设计的控制指标也应是抗拉强度,因此,对路面结构进行疲劳寿命预测,以验证设计的合理性是非常必要的。根据水泥乳化沥青稳定碎石基层配合比设计结果,对三种不同配比组成的梁式试件在控制应力水平的条件下进行疲劳性能试验,研究材料的抗疲劳能力,并建立疲劳寿命预估方程,对水稳碎石基层施工具有指导意义。     

寿命服从Weibull分布时求p-S-N曲线的极大似然法

针对疲劳寿命服从Weibull分布时，研究了材料p-S_N曲线方程拟合的极大似然法，将求解方程参数的问题化为求多元非线性函数的极小点问题，并用球墨铸铁材料的疲劳试验结果说明了该方法的工程应用，给出了球墨铸铁材料在中等寿命区的P－S－N曲线。     

新疆岩沥青改性沥青混合料疲劳性能的试验研究

为了揭示岩沥青改性沥青混合料的疲劳耐久性,利用MTS-810材料试验系统,分别对普通重交沥青混合料、SBS改性沥青混合料和岩沥青改性沥青混合料等3种混合料进行了不同应力比下的疲劳试验,建立了3种沥青混合料的S-N疲劳方程,并对3种沥青混合料的疲劳试验结果进行了比较.在相同的应力比试验条件下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命最大,普通重交沥青混合料的疲劳寿命最小.岩沥青改性沥青混合料S-N疲劳方程参数k最大,n最小.研究结果表明:两个疲劳方程参数k和n均证实了岩沥青改性沥青混合料具有较好的抵抗疲劳荷载的能力.在荷载水平增加相同幅度的情况下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命衰减量最小.在相同的级配、油石比和荷载条件下,其疲劳耐久性最好.     

富水条件下沥青混凝土疲劳性能试验研究

根据厚沥青面层自身的受力特点,采用应力控制模式对高速公路沥青路面下面层常用AC-25沥青混凝土进行无水和富水条件下间接拉伸疲劳试验,得到不同应力水平作用下的疲劳试验结果,回归建立了应力-疲劳方程,并从疲劳寿命、疲劳方程特征参数、疲劳破坏形态等方面分析了水对沥青混凝土疲劳性能的影响.研究结果表明,在相同的应力水平作用下,富水沥青混凝土疲劳寿命仅约为无水沥青混凝土的24%～30%;沥青混凝土的应力水平与疲劳寿命在双对数坐标中呈现较好的线性关系,可为沥青路面疲劳寿命预估提供依据;富水状态下试件疲劳破坏表现为剪切和劈裂联合作用形式,充分证明用冻融循环处理条件模拟沥青混凝土富水状态的合理性.     

加铺于旧沥青路面的薄层罩面层间剪切疲劳性能研究

薄层罩面作为一种预防性养护措施,其层间抗剪性能的好坏直接影响到罩面层的使用年限,为了更好地评价薄层罩面的疲劳寿命,进行了层间不同粘结材料、不同应力水平和不同温度条件下的剪切疲劳试验,并建立层间剪切疲劳方程。结果表明:层间粘结材料、试验温度和应力比等都对薄层罩面层间剪切疲劳寿命影响较大,不同粘结材料的层间剪切疲劳寿命随着应力比的增大、试验温度的升高都明显下降。     

基于路面加速加载的沥青路面疲劳损伤预估模型标定方法

为提高工程应用中沥青路面疲劳损伤预估模型的可靠性，提出了一种结合小型试件试验与足尺路面加速加载试验的模型标定方法；基于路面疲劳损伤发展特征分析，提出采用非线性增量递归法的沥青路面累积疲劳损伤分析方法，适用于疲劳损伤预估模型由小尺寸试验向足尺试验条件的转移与外推；基于小尺寸试件试验疲劳寿命预估模型构建了足尺沥青混合料层疲劳损伤预估模型，利用疲劳寿命预估模型转移方程实现足尺路面加速加载条件下的疲劳损伤预估；为确定模型转移方程，提出了基于路面加速加载试验的疲劳损伤标定方程，推导了疲劳损伤预估模型待定系数标定方法；利用重型荷载模拟器实施了级配碎石组合式基层沥青路面足尺试验路段加速加载试验，结合路面钻芯试样动态模量与四点弯曲疲劳试验，标定和验证了沥青混合料层的疲劳损伤预估模型。研究结果表明：非线性增量递归法可考虑材料非线性、性能衰减和加载历史对结构层疲劳损伤累积的影响，符合实际路面疲劳损伤发展规律；利用标定确立的疲劳损伤预估模型可以预测试验路不同加载区间沥青混合料层的累积疲劳损伤，50%和90%的预测值相对实测结果的误差分别小于3.1%和20.0%,表明该预估模型具有一定可靠性；提出的模型标定方...     

基于两参数威布尔分布的铁路钢筋混凝土梁疲劳抗剪寿命可靠度

采用标准疲劳列车作为疲劳荷载，计算了标准设计的１６ｍ、２０ｍ铁路钢筋混凝土梁在三个不同运量等级线路上的疲劳抗剪寿命；并基于两参数的威布尔分布估计了铁路钢筋混凝土梁疲劳抗剪寿命可靠度。     

船舶疲劳强度校核中Weibull形状参数的影响

Weibull形状参数是研究船舶疲劳强度的一项重要参数，它由船长和浪高两个因素决定。利用Weibull形状参数对一艘实船的疲劳寿命进行了计算，结果表明：仍然具有很大的误差，必须根据船舶的实际情况，建立累积损伤模型，确立统一的Weibull形状参数表达式，消除误差，准确地计算船舶结构的疲劳累积损伤度，提高船舶疲劳寿命预报的可靠性。     

考虑横观各向同性疲劳损伤的沥青路面数值模型

为研究车辆荷载作用下沥青路面的疲劳损伤问题,假定路面结构内受拉区的疲劳损伤横观各向同性,推导了沥青路面考虑横观各向同性疲劳损伤的本构方程.采用FORTRAN语言开发了材料子程序UMAT,结合有限元分析软件ABAQUS,得到了沥青路面的横观各向同性疲劳损伤数值分析模型.通过对该模型在不同荷载下的疲劳寿命分析,建立了荷载-疲劳寿命曲线,与试验结果进行对比,验证了模型的可靠性,并分析了损伤度及水平拉应力在路面结构内的分布规律.研究结果表明:疲劳损伤主要分布在基层底面双轮中心线附近,该位置最先产生疲劳裂纹,随着荷载作用次数增加,受损区水平拉应力在减小的同时,分布规律也发生了很大的改变,其最大值位置沿道路竖向从基层底面向上移动,沿道路横向从双轮中心线位置往两侧移动;本文方法得到的路面疲劳寿命与试验结果吻合较好,相对误差在4.57%~9.82%之间.      

不同级配橡胶沥青混合料疲劳性能研究

为了探究不同条件下橡胶沥青混合料的疲劳性能,选取AC-13和SMA-13两种级配,在不同条件下进行试验,研究了应力水平和加载速率对两种橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响,并分别研究了老化时间对AC-13混合料的疲劳寿命和纤维掺量对SMA-13混合料疲劳寿命的影响。试验结果表明,应力比越大,疲劳寿命越低,应力比为0.5是疲劳寿命大幅改变的分界点;随着加载速率的增大,疲劳寿命逐渐增大最后趋于稳定;老化使AC-13混合料的疲劳寿命降低,但前期老化对疲劳寿命影响程度不大,而后期老化使疲劳寿命大幅降低;各应力比下,随着纤维掺量的增多,SMA-13混合料的疲劳寿命都出现先增大后减小的趋势,当掺量为0.4%时疲劳寿命最大。     

拉-剪应力场下全熔透十字型焊接节点疲劳寿命评估

为研究全熔透十字型焊接节点在拉-剪应力场反复作用下的疲劳损伤累积规律及疲劳寿命预测方法,选择不同倾角(0°、15°、30°、45°)全熔透承载焊缝十字形焊接节点,构建不同比例的拉-剪应力场.利用ANSYS建立有限元模型,对不同倾角下全熔透十字形焊接节点的应力分布状态及应力集中系数进行比较分析.完成4组12个比例加载时正应力和剪应力共同作用下的焊接节点疲劳试验.基于名义应力分别采用等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法,对全熔透十字形焊接节点疲劳寿命进行评估,并与试验结果进行对比分析.研究结果表明,应力比大于0.5时,按国际焊接学会方法及Eurocode方法得到的疲劳寿命偏大,主拉应力法得到的疲劳寿命仅为试验结果的1/3,双参数临界面法和等效应力法得到的疲劳寿命与疲劳实验结果吻合较好.     

低碳贝氏体钢与碾钢轮钢滚动接触疲劳的研究

在1960N试验负荷、无滑差润滑条件下,测定了一种低碳贝氏体钢和铸造高锰钢与碾钢轮钢滚动接触疲劳寿命.测定结果表明,在相同试验条件下低碳贝氏体钢的滚动接触疲劳寿命约为6×106周次,比高锰钢高两倍.低碳贝氏体钢的接触疲劳失效表面出现麻坑剥落和条状剥落;高锰钢接触疲劳失效表面除出现麻坑剥落和细小点状剥落,还出现铸造缺陷引起的粗大麻坑剥落.低碳贝氏体钢的高强度使之有高的滚动接触疲劳寿命.强度低和形变孪晶引起的微裂纹,特别是铸造缺陷,导致高锰钢滚动接触疲劳寿命低于低碳贝氏体钢.     

基于叠加原理的沥青路面永久变形预估方法

分析了沥青路面产生永久变形的主要影响因素,采用"分层分区叠加思想",建立了考虑车辆重复荷载、路面材料特性及温度条件等因素综合作用的沥青路面永久变形预估方法,研究了预估模型中参数的确定方法。推导了重复荷载作用下沥青混合料的黏弹性本构模型,结合三轴重复加载试验数据研究了沥青路面各结构亚层沥青混凝土的蠕变柔量的拟合方法;通过对试验路温度进行实测,确定了年各代表温度区间内标准轴载作用次数;采用有限元方法分析了不同温度条件下沥青路面结构各亚层偏应力分布;最后运用该预估方法对綦万高速公路沥青路面的永久变形量进行了计算。结果表明:计算值和实测值基本吻合,建立的预估方法具有较高的计算精度,能够较精确地模拟沥青路面的变形规律。     

基于有限元分析的某越野车转向摇臂结构优化

转向摇臂在进行零部件台架试验时,在最大输出扭矩情况下,需要满足1 000万次的疲劳寿命。对台架试验中转向摇臂进行结构性强度分析。通过有限元仿真分析,还原台架试验过程,预测应力集中位置,预估结构疲劳寿命。通过试验对标,修正仿真模型,最终实现转向摇臂的结构优化。     

柔性基层沥青路面车辙的数值模拟

在归纳总结国内外沥青路面车辙预估方法基础上,首先选取AC-13、AC-16、AC-20三种不同类型沥青混合料,采用静压法成型试件,分别进行了不同温度(20℃、30℃、40℃、50℃、60℃)条件下的单轴静载试验,通过数据处理和回归分析,得到AC-13、AC-16、AC-20蠕变参数,并由抗压回弹模量试验获得弹性参数,从而确定了变温条件下车辙模拟计算的材料模型及参数,然后使用ABAQUS有限元分析软件对常见的一种柔性基层沥青路面结构进行车辙非线性数值模拟,以预估沥青路面车辙达到临界修复或破坏的时机,为沥青路面的养护和维修时机确定进行及时预警。