沥青混合料拉压疲劳损伤试验

为研究沥青路面结构实际处于拉压应力作用下的疲劳损伤特性,针对沥青混合料AC-13开展了连续式交变正弦波形加载的小梁拉压疲劳试验。依据损伤力学基本理论,采用唯象学方法分析了沥青混合料的拉压疲劳损伤特性。介绍了拉压疲劳试验方法及影响因素,根据疲劳试验结果得到了拉压疲劳方程;基于弹性模量定义的损伤变量,建立了拉压疲劳损伤模型,拟合疲劳试验结果确定了损伤参数,获得了考虑应力水平的拉压疲劳损伤演化方程。研究结果表明:疲劳损伤参数α、β随应力水平增大而增大,且近似呈线性关系;拉压疲劳损伤演化大致呈3阶段变化规律,即损伤萌生、损伤稳定增长和损伤失稳破坏阶段;应力水平越大的损伤演化曲线越靠下,随寿命比变化疲劳损伤演化速度越缓和。     

定侧压混凝土双轴拉-压疲劳累积损伤试验研究

在对有限预应力混凝土桥梁结构进行损伤分析与剩余寿命估算时,为了解混凝土在双轴波动拉-压应力作用下的疲劳强度和损伤特性,通过室内小尺寸的变截面棱柱体试件的双轴疲劳试验,得到了定侧压下混凝土等幅和变幅重复荷载作用下的轴心拉-压疲劳方程和疲劳变形特性。由等幅疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了相应的损伤演化方程;依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳损伤模型。研究表明:极限疲劳割线模量衰减率可作为混凝土发生拉-压疲劳破坏的标志;用规范化的疲劳变形模量定义损伤变量,建立的损伤累积模型,用于疲劳损伤分析和剩余寿命预测时具有较高的精度。     

凿岩台车伸缩臂材料的疲劳寿命研究

本文研究了凿岩台车伸缩臂材料在拉-拉或拉-压疲劳试验过程中平均应力与疲劳极限之间的关系。根据疲劳极限值导出等效理论疲劳极限与应力疲劳寿命估算公式,并通过引入频率因子对疲劳寿命公式进行修正,推出伸缩臂材料在不同频率条件下的应力疲劳寿命公式,并进行了试验验证。     

温度和冻融作用下沥青混合料疲劳性能研究

为模拟车辆荷载及气温、降水等自然因素对沥青路面疲劳性能的影响,文章通过室内试验,研究了应力比、温度和冻融循环等因素对沥青混合料疲劳寿命的影响。结果表明,随着应力比的增大和温度的升高,沥青混合料的疲劳寿命逐渐降低;经冻融后,沥青混合料的疲劳寿命有所降低。各条件下,疲劳寿命随应力比都呈指数规律变化,温度越高,A值和B值越小;冻融后A值和B值都会增大,其中经冻融且温度为15℃时A值和B值最大,此时疲劳寿命受应力比的影响最显著。     

拉-压交变荷载下沥青混合料的疲劳性能

为了研究交变力学状态下沥青混合料的疲劳性能,开发专用加载设备,选择AC-25F和AC-16C两种材料作为研究对象,进行不同荷载级别和不同应力比下的疲劳试验,分析荷载级别和压应变对沥青混合料疲劳行为的影响,并建立考虑压应力影响的疲劳预估模型.结果表明:各种应力比下,沥青混合料疲劳寿命与拉应力呈对数线性关系,但压应力显著延长了材料的疲劳寿命.对于AC-25F,其在应力比为-0.5,-0.3,-0.1时的疲劳寿命分别为应力比0.1时的2.52倍、1.53倍和1.03倍;对于AC-16C,相应的疲劳寿命则分别为应力比0.1时的4.90倍、3.31倍和2.30倍;所建立的考虑压应力影响的疲劳预估模型可有效弥补现有模型仅考虑拉应力作用的缺陷,为路面结构设计和疲劳预估提供参考.     

国产木材与桥梁模型力学性能试验研究

针对国产落叶松木材,进行了顺纹拉、压和弯曲试验,得到了强度、弹性模量与泊松比结果。同时,制作了一座落叶松胶合木桥梁模型,考虑结构配重、人群荷载及结构控制截面最不利受力,开展了静力试验;采用有限元软件进行结构数值模拟分析。结果表明:国产落叶松拉、压强度试验值,大于木结构规范设计强度值;其变异系数小于规范值;拉、压弹性模量测试值与规范值接近,离散性不大。落叶松木材质量及干燥性较好。国产落叶松胶合木桥梁结构刚度与强度满足设计规范要求,国产落叶松胶合木可以用于现代木结构桥梁。     

热再生沥青混合料疲劳特性试验研究

为研究热再生沥青混合料的疲劳特性,基于四点弯曲试验分析了旧沥青混合料(RAP)掺量、应变水平、加载频率等因素对热再生沥青混合料疲劳寿命的影响规律,并与APA疲劳试验结果进行了比较验证。结果表明:四点弯曲试验与APA试验结果具有一致性,随着RAP掺量增加,混合料疲劳寿命不断降低,当RAP掺量大于30%时,降低幅度尤为明显;热再生沥青混合料疲劳寿命与施加应变值满足幂函数疲劳方程,RAP掺量越高试件疲劳寿命对荷载水平变化越敏感;试验中提高加载频率,试件的疲劳寿命随之增加,且在低应变水平下,加载频率变化引起试件的疲劳寿命差异更大。     

路面基层贫混凝土的力学特性研究

作为路面基层材料,贫混凝土得到越来越多的应用。通过室内试验。研究了振捣贫混凝土与碾压贫混凝土的28d弯拉强度与抗压强度,得出二者之间的相关关系;进行弯拉弹性模量试验。得出贫混凝土28d弯拉弹性模量与弯拉强度之间的关系,据此得出对应关系表作为模量推荐值;通过室内小梁弯拉疲劳试验。分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出贫混凝土疲劳寿命及等效疲劳寿命均服从双参数威布尔分布。并据此建立了不同失效概率下两种形式的双对数疲劳方程。     

采用优化喷丸强化工艺来提高粉末锻造连杆的疲劳强度

喷丸强化是提高机械零件疲劳寿命的一种常用的表面处理工艺，广泛地用于飞机、汽车及其他制造行业。球形铁丸时零件表面的冲击作用，会使其表层产生残余压应力，能减小零件承载时所产生的拉应力，从而提高其疲劳寿命。为量化分析喷丸强化的效果，用含2％Cu的锻造钢粉末制成连杆和试验试律，对其在喷丸和未喷丸状态下的疲劳特性进行了比较。由于零件的疲劳特性与其表面残余应力有关，所以采用X-射线衍射分析法来测定零件表面应力大小和应力深度，并确定喷丸强化的最优工艺参数。试验结果表明，经喷丸处理的连杆与试棒的疲劳强度明显高于未喷丸连杆与试棒的疲劳强度。     

沥青混合料3种疲劳试验方法对比分析

采用小梁弯曲试验、半圆弯拉试验、间接拉伸试验3种方法,进行多因素影响下的沥青混合料疲劳试验的对比分析。采用SMA-13、SMA-20两种级配,基于3种试验方法分别进行不同温度、频率、应力比以及空隙率的疲劳试验。对试验结果进行极差和方差分析,比较不同因素对混合料疲劳寿命的影响,并采用多元线性回归方法建立疲劳方程。研究结果表明:同一条件下,不同试验方法所得出的疲劳寿命和主要影响因素并不相同,疲劳寿命表现为:间接拉伸试验小梁弯曲试验半圆弯拉试验,推荐采用简便可靠的半圆弯拉试验模式进行沥青混合料的疲劳性能研究。     

TLA掺量对ATB-25混合料路用性能的影响

以小型加速加载试验(MMLS3)、小梁弯曲试验为基础试验平台,研究了特立尼达湖沥青掺量对沥青稳定碎石混合料的高低温性能以及疲劳性能的影响。试验结果表明:TLA的添加可显著改善ATB混合料的高温稳定性,10%TLA掺量可使ATB混合料疲劳寿命提高1倍;掺加5%、7.5%、10%TLA,可使ATB混合料的最大弯拉应变分别增加10.4%、21.2%、13.6%,最大弯拉应变和破坏应变能随TLA掺量的增大呈抛物线变化规律;TLA改性ATB混合料疲劳寿命远大于基质沥青,且随着TLA掺量增加,改性沥青混合料的疲劳试验双对数拟合截距K值增大,斜率n值减小。     

FRP筋混凝土界面疲劳黏结性能试验研究

针对FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastics)筋混凝土界面黏结性能的疲劳寿命问题,开展了CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics)筋材与活性粉末混凝土RPC(Reactive Power Concrete)之间的疲劳黏结性能试验研究。试验详细研究了锚固长度、循环次数、应力水平以及应力幅值等参数对疲劳锚固性能的影响。结果表明,在疲劳荷载的作用下,组装件之间的黏结性能将随循环荷载次数的增加更加趋于稳定;在相同荷载等级下,锚固长度越大,CFRP筋相对于RPC的滑移量越小;在相同荷载等级下,应力幅值越大,CFRP筋相对于RPC的滑移量越大;200万次循环荷载后的CFRP筋抗拉刚度总体上略微降低,但对CFRP筋使用性能影响很小;疲劳后组装件极限承载力有所提高,疲劳荷载使CFRP筋与RPC的黏结处于更加稳定状态。总之,CFRP筋在超高性能混凝土RPC中具有极其优良的疲劳黏结锚固性能。     

Key Technology of Asphalt Pavement Overhaul for Xiling Yangtze River Bridge

为解决西陵长江大桥钢桥面沥青铺装大修中遇到的工程技术难题,对设计控制指标、设计计算方法、试验检测方法、旧桥面清除方法等进行了研究.在对西陵长江大桥旧桥面铺装病害调查、沥青铺装体系力学模型计算、极限低温调查的基础上,采用铺装表面弯拉应变与铺装——钢板界面剪应力作为铺装材料疲劳设计控制指标,提出长寿命防水粘结层设计,并提出实用的试验检测方法与指标.在沥青铺装现场温度测试的基础上,建议提高沥青混合料车辙试验的温度标准与动稳定度指标.在对旧桥面铺装材料与结构分析的基础上,提出旧桥面清除方案.在对旧钢板抛丸除锈试验段基础上,解决清洁度与粗糙度指标之间的矛盾.研究结果表明:旧铺装机械清除以保护钢板为主,半桥施工应考虑配重、安全防护、环境保护;两遍抛丸除锈采用不同粒径钢丸可解决清洁度与粗糙度的矛盾;多跨连续叠层梁模型计算的铺装表面弯拉应变与界面剪应力作为疲劳设计指标基本可行;采用抗拉强度结构系数提高极限低温下的沥青混合料弯拉应变技术要求是可行的;铺装高温稳定性设计应提高温度标准,动稳定度指标可根据设计交通量确定.     

随机振动疲劳寿命估算与试验验证

为了验证应用随机振动疲劳分析技术进行寿命预测的准确性,文章以汽车电喇叭支架为研究对象,首先进行模态测试校验有限元模型的准确性,然后通过扫频试验获取支架上某点的加速度曲线,再基于Isight软件确定结构阻尼的大小。通过进行电喇叭支架的随机振动疲劳仿真分析及试验,得出预测寿命为338 min,试验寿命在50～320 min之间。考虑到材料工艺、表面质量和存活率对疲劳寿命的影响,最终预测寿命为48 min。结果表明:由于结构受材料工艺和表面质量等因素的影响,疲劳寿命分布存在一定的离散性。但是,综合考虑各种不利因素的影响,可以准确预测疲劳寿命的下限值,有效地指导结构设计。     

基于响应面的结构疲劳寿命6σ稳健优化设计

针对结构疲劳寿命离散性较大的问题,将响应面法、6σ稳健设计与疲劳寿命设计相结合,提出一种提高结构疲劳寿命稳健性且减轻结构质量的方法。该方法先用对设计参数进行拉丁超立方采样,用有限元法计算结构疲劳关键点处的平均应力和对称应力谱;然后采用Miner法求出结构关键点处的疲劳寿命,构造出疲劳寿命的响应面模型;最后基于响应面模型对结构进行疲劳寿命的6σ稳健优化设计。对某型搅拌车副车架进行了疲劳寿命稳健优化设计的结果表明,该方法在保证副车架疲劳寿命可靠性满足设计要求的基础上,有效提高其疲劳寿命的稳健性,减轻其结构质量。     

活塞裙部表面的微观轮廓对使用寿命的影响

活塞除了选择合理的配缸间隙外。活塞裙部表面的微观轮廓对活塞的寿命,特别是抗咬合性有很大的影响。 有人认为活塞裙部微观轮廓(粗糙度)越光洁越好,其实不然,现通过有关试验和资料查明,裙部表面粗糙度只要达到一定范围就行了。裙部表面过于光洁,其     

应力比和加载频率对橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响

不同试验条件对橡胶沥青混合料的疲劳寿命影响效果具有差异性。文章选取AC-13和SMA-13两种级配,研究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。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。     

应力吸收层材料拉伸与拉压疲劳试验

应力吸收层在延缓旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝形成方面具有卓越的性能。通过沥青测力延度试验和应力吸收层沥青混合料拉伸与拉压疲劳试验,比较不同沥青的应力吸收层混合料抗拉伸和抗拉压疲劳特性。试验结果表明:应力吸收层材料具有优良的抗拉伸和抗拉压疲劳性能;特种改性Sam pave沥青混合料与STRATA沥青混合料的抗拉伸、抗拉压疲劳性能基本接近。     

环氧沥青混合料疲劳衰变特性试验

为获取钢桥面铺装环氧沥青混合料的疲劳衰变特性,首先基于正交异性桥面板-铺装层组成的复合结构模型,计算出标准胎压、超载50％以及超载100％胎压作用下铺装层的最大拉应变,作为疲劳试验应变水平的选取标准;然后,采用小梁四点弯曲疲劳试验对3组不同温度和不同应变条件下的环氧沥青混合料疲劳性能进行测试;最后,利用威布尔公式对不同温度与应变条件下的环氧沥青混合料疲劳寿命与疲劳裂纹扩展时的作用次数进行预测.结果表明:环氧沥青混合料初始模量大小仅与温度相关,与应变水平无关;在10℃和20℃时,1.38 MPa以下胎压以及30℃时0.7 MPa胎压作用500万次均不发生疲劳破坏;30℃时,1.1 MPa和1.38 MPa胎压分别作用66 833次和35 480次出现疲劳损坏现象;相同应变作用下,试验温度越低,小梁疲劳破坏越快;环氧沥青混合料疲劳曲线可明显分为试验设备稳定、疲劳裂缝启裂、疲劳裂缝扩展3个阶段.研究结果可为环氧沥青混合料铺装疲劳寿命预估以及预防性养护提供理论依据.     

沥青混凝土路面多孔混凝土基层的疲劳性能

多孔混凝土作为沥青混凝土路面的基层时,和面层一起受到车辆荷载和温度的反复作用,结构设计中需考虑其疲劳性能。通过室内小梁弯拉疲劳试验,分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出多孔混凝土疲劳寿命服从双参数威布尔分布,以此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程;分析了疲劳寿命变异性的影响因素及减小变异性的相应措施,比较得出其疲劳性能优于半刚性基层材料。利用得出的疲劳方程,建立了多孔混凝土作为沥青混凝土路面基层时,进行层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数,可用于路面结构计算。