橡胶沥青混合料疲劳寿命关键影响因素分析

采用三分点加载小梁弯曲疲劳试验研究橡胶沥青混合料的疲劳寿命,分析了油石比、空隙率、胶粉掺量等内在因素和应力比、加载频率等外部因素对疲劳寿命的影响,并选用AC-13和SMA-13两种结构作对比。试验结果表明:疲劳寿命随油石比增大呈现先增大后减小的趋势,存在最佳油石比使疲劳寿命达到最大值;在正常范围内,减小空隙率能够提高疲劳寿命;当胶粉掺量为19%时疲劳寿命最大,相同的胶粉掺量下,AC-13结构的疲劳寿命高于SMA-13结构;应力比小于0.5时,疲劳寿命随应力比增大大幅减小,而当应力比大于0.5时,疲劳寿命随应力比增大而减小的趋势变缓,应力比相同时,SMA-13结构的疲劳寿命高于AC-13结构;在特定应力比下,增大加载频率可以大幅提高疲劳寿命,当加载频率增大到一定程度后疲劳寿命将趋于恒定。     

冷再生基层混合料疲劳试验研究

采用室内弯拉疲劳试验研究一定荷载和环境条件下的冷再生基层混合料的疲劳性能,得出冷再生基层混合料的疲劳方程,并与普通半刚性基层材料、添加20%、40%碎石新骨料的冷再生基层混合料的疲劳性能进行对比。试验表明各种材料疲劳性能优劣的一般规律为:普通半刚性材料的疲劳性能添加40%碎石新骨料的冷再生基层混合料添加20%碎石新骨料的冷再生基层混合料完全冷再生基层混合料;在高应力比下,添加20%碎石新骨料的冷再生基层混合料的疲劳性能相对较好,在低应力比下添加40%碎石新骨料的冷再生基层混合料的疲劳性能相对较好,冷再生基层混合料可以满足规范对二级公路强度的要求,因此冷再生基层混合料能应用于等级为二级及以下的公路工程中。     

用真实应力比表征的老化沥青混合料疲劳性能

为了弥补现行沥青路面设计规范在利用传统疲劳方程进行疲劳设计时的不足,通过对沥青混合料进行不同程度的长期老化试验模拟了路面实际的老化程度。通过不同加载速率下的沥青混合料强度试验,揭示了强度随加载速率的变化规律。基于不同加载速率下的强度值,得到了与疲劳加载速率对应的疲劳真实应力比,建立了基于名义应力比和真实应力比的沥青混合料疲劳方程。基于名义应力比的疲劳方程曲线后延后与横坐标的交点远比1大,不具有后延性,而基于真实应力比的疲劳方程曲线可以后延到疲劳寿命为1的强度破坏点,统一了强度破坏与疲劳破坏的内在联系。建立了基于真实应力比的老化沥青混合料疲劳方程,疲劳方程曲线均通过(1,1)点。研究结果可为沥青路面设计时考虑老化效应的影响和抗拉强度结构系数的正确计算提供理论方法和依据。     

高应力比作用下沥青混合料的疲劳特性

基于超载车辆在路面内产生的应力往往接近沥青混凝土的极限应力，以及车辆超载频繁这样一个事实，本项目选用应力比分别为0．7、0．8和0．9间歇时间分别为Os、1s进行沥青混合料的小梁疲劳试验。试验结果表明在高应力比情况下，沥青混合料的疲劳性能明显不同于低应力情况，在应力比为0．5时是个分界点，另外间歇时间对沥青混合料的疲劳性能影响很大，间歇时间越长，同应力比情况下其疲劳寿命也越长。     

水泥冷再生材料疲劳性能研究

通过冷再生道路基层材料的疲劳性能试验,采用双参数Weibull分布来分析冷再生混合料疲劳寿命的概率分布状况,结合规范中相关公式,推求冷再生材料的容许拉应力与疲劳寿命的关系方程.结果表明:4种材料中纯冷再生材料的疲劳性能最差,其对应力比的敏感性较差,在高应力状态下冷再生材料有潜在的抗疲劳优势;基于材料容许拉应力-荷载作用次数的疲劳方程简单适用,计算结果与疲劳试验结果一致.     

沥青混合料疲劳寿命及其影响因素研究

通过对AC-13沥青混合料进行直接拉伸疲劳试验,改变加载的应力比、试验温度以及间歇时间对沥青混合料疲劳寿命的影响进行分析。结果表明:在相同条件下,沥青混合料有间歇时间的疲劳寿命明显长于无间歇时间的疲劳寿命,而且沥青混合料随应力比和温度的提高,疲劳寿命减小。     

宽应力比条件下的沥青混合料疲劳特性:改进的S-N模型

为了避免采用分段函数的不方便性和弥补传统S-N疲劳方程分析宽应力比条件下沥青混合料疲劳特性的不足,揭示了应用反曲函数( Sigmoidal Function)描述宽应力水平下沥青混合料疲劳规律的适用性,通过原材料试验及配合比设计,确定了沥青混合料级配和最佳油石比,利用MTS810( Material Test Syst...     

中面层沥青混合料改性前后疲劳性能对比研究

采用材料试验系统MTS810进行小梁应力疲劳试验,通过对中面层采用的级配AC-20、LAC-20和SAC-20沥青混合料改性前后的耐疲劳性能进行对比分析发现:除级配SAC混合料外,级配LAC和级配AC混合料改性后的抗疲劳性能均有提高,在相同应力比情况下,级配LAC混合料改性后其抗疲劳性能提高显著.在一定应力水平作用下,随着应力比的提高,载重量的增大,级配LAC混合料改性后的疲劳寿命增加的幅度逐渐减小,在较低应力比情况下,其抗疲劳性能明显增强.荷载应力水平不同,改性沥青混合料疲劳寿命提高的倍数不同,基本随着荷载应力水平的提高,疲劳寿命提高的倍数逐渐减小.     

自然锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳试验

为研究锈后钢筋疲劳性能退化规律,在考虑锈蚀率和应力范围影响的基础上,对28根混凝土中自然锈蚀钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验.经统计回归,建立了考虑锈蚀率影响的锈蚀钢筋疲劳曲线方程,给出了不同保证率、不同预期疲劳寿命下自然锈蚀钢筋容许应力范围的建议值.同时,通过锈蚀钢筋疲劳断口扫描电镜的对比分析,解释了锈蚀钢筋疲劳性能的退化规律.研究结果表明:锈后钢筋应力范围与疲劳寿命的对数关系仍呈线性,但疲劳寿命显著降低,且应力范围越大其降低幅度越大;断口瞬时断裂区面积比随着应力水平的提高而增加,且锈蚀越严重,其增长速度越快.     

高锆耐碱玻璃纤维混凝土弯曲疲劳特性试验研究

为了掌握高锆耐碱玻璃纤维对混凝土疲劳性能的改善效果,研究了不同应力水平、不同体积掺率的高锆耐碱玻璃纤维混凝土的弯曲疲劳特性。对比了高锆耐碱玻璃纤维与钢纤维、粗聚丙烯纤维增强混凝土弯曲疲劳寿命的差异。试验结果表明:在低应力水平为0.63时,体积掺率分别为0.25%、0.45%和0.75%的高锆耐碱玻璃纤维混凝土GF25、GF45和GF75的疲劳寿命比素混凝土分别提高了68%、171%和243%;中等应力水平0.67时,GF25、GF45和GF75的疲劳寿命比素混凝土分别提高了59%、154%和209%;较高应力水平为0.70时,GF25、GF45和GF75的疲劳寿命比素混凝土分别提高了53%、76%和115%。当中等应力水平为0.67时,GF75的疲劳寿命比同体积掺率为0.75%的粗聚丙烯纤维混凝土PPF75提高了130%,GF45的疲劳寿命比同体积掺率为0.45%的钢纤维混凝土SF45提高了104%。可见掺加了高锆耐碱玻璃纤维显著改善了混凝土的疲劳性能;在中等应力水平、同体积掺率下,高锆耐碱玻璃纤维对混凝土弯曲疲劳性能的改善效果优于钢纤维与粗聚丙烯纤维。     

基于名义应力法的疲劳卡片构建方法研究

基于有限元的疲劳寿命预测可应用于各行业,疲劳寿命预测精度的提高,离不开有效的材料疲劳卡片,疲劳卡片反映了载荷水平与疲劳寿命的关系。通过设计合理的材料试样的疲劳试验,结合试验与有限元计算,计算不同损伤参量创建应用于疲劳寿命分析的材料疲劳卡片,同时对疲劳卡片的仿真精度进行了验证。结果表明,基于名义应力法构建的疲劳卡片具备较高的预测精度,结合材料试验数据与仿真结果构建的多应力比S-N疲劳卡片,可用于其他适用于应力疲劳分析的零部件疲劳寿命分析,为提高零部件疲劳寿命预测精度提供新的技术途径,为零件的前期结构设计提供参考,可在不同领域进行推广并开展进一步分析研究。     

正交异性钢桥面疲劳分析方法研究综述

正交异性钢桥面构造细节复杂且构件间大量采用焊缝连接,在反复交变车辆载荷的作用下存在突出的疲劳开裂风险,而疲劳试验通常被认为是研究正交异性钢桥面疲劳性能的最直观有效手段。但疲劳试验周期长、成本高,直接应用于工程实践的局限性较大。为此,大量研究者基于数值模拟提出了名义应力法、结构热点应力法、局部应力法和断裂力学法等疲劳性能评价方法。这几种评价方法的原理和应用场景各不相同,并各有优缺点及其适用条件。     

应力比对钢桥腹板间隙面外变形疲劳性能的影响试验

为研究应力比对钢桥面外变形疲劳性能的影响,通过足尺疲劳试验对不同应力比循环荷载作用下钢桥腹板间隙典型细节的疲劳裂纹萌生和扩展机理进行研究。采用5个足尺试件开展了疲劳试验,研究了40mm和60mm腹板间隙在不同应力比循环荷载作用下的裂纹萌生和扩展行为,分析了腹板间隙处腹板与竖向加劲肋焊趾细节应力随着循环荷载变化的规律,得到了应力比对该构造细节面外变形疲劳性能的影响。研究结果表明:腹板间隙处腹板与竖向加劲肋焊趾处面外变形疲劳性能受应力比影响较大,疲劳裂纹从焊趾处萌生后远离竖向加劲肋在腹板内扩展;腹板间隙为40mm、应力比小于0.3时,腹板与竖向加劲肋焊趾处的细节疲劳强度为AASHTO规范中D类和Eurocode规范中的71类;应力比大于0.3且小于0.5时,该细节的疲劳强度降为AASHTO规范中E′类和Eurocode规范中的45类;腹板间隙为60mm、应力比小于0.3时,腹板与竖向加劲肋焊趾处的细节疲劳强度为AASHTO规范中C类和Eurocode规范中的100类;应力比大于0.3且小于0.5时,该细节的疲劳强度降为AASHTO规范中D类和Eurocode规范中的80类;腹板与竖向加劲肋焊趾处疲劳裂纹的扩展速率在高应力比的循环荷载作用下较低应力比循环荷载作用下更快;细节疲劳强度随应力比的增加而显著降低,随腹板间隙的增大有一定程度的提高。     

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.     

悬架下摆臂的疲劳寿命分析

根据汽车悬架下摆臂所受的极限静载工况下的结构应力分析、道路载荷作用下的疲劳损伤分析和常用行驶工况下的疲劳寿命等分析,采用CAE与台架和道路试验相结合的方法,从多体动力学得到载荷值,应用“惯性释放法”获得不同工况下,下摆臂的应力分布特征;据此确定易出现疲劳损伤的部位,为下摆臂探索出一种一体化疲劳寿命分析方法;采用该方法对某型汽车下摆臂进行分析的结果表明,受到的应力下降1OMPa时,疲劳寿命约能提高1倍.     

曲线钢箱梁横隔板变形对焊缝细节疲劳应力的影响研究北大核心

为了研究横隔板变形对曲线钢箱梁桥焊缝细节疲劳应力的影响,以某三跨连续钢箱梁高架桥为背景,建立正常横隔板和变形横隔板的钢箱梁模型,针对横隔板分别与U肋、腹板加劲肋、底板开口肋连接焊缝3处细节,研究横隔板变形对各细节应力影响面和最不利工况下应力状态的影响,对比面内、外应力对各细节疲劳损伤的贡献。结果表明:横隔板变形对横隔板-腹板加劲肋细节和横隔板-底板开口肋细节应力影响范围和最不利位置影响显著,并且会导致各疲劳细节的拉应力和压应力有较大增幅,相对于正常横隔板而言更容易产生疲劳损伤;横隔板变形会导致各细节面外应力占比增大,促使面外应力成为各连接焊缝疲劳损伤的主要因素。     

计及成形因素影响的车身结构疲劳分析

基于随机振动理论,推导了车身结构随机振动响应谱的计算公式;采用Goodman曲线进行交变载荷的等损伤转换,建立了应力幅和平均应力之间的关系式;以材料的疲劳极限作为疲劳抗力指标,将残余应力等效为平均应力,以研究成形因素对疲劳性能的影响;以某汽车尾端横梁为例,采用基于有限元分析结果的疲劳分析法,考虑冲压成形因素的影响,进行了车身结构的动态应力计算、疲劳寿命预测和改进设计.结果表明,所预测的疲劳性能与整车道路试验结果吻合.     

车辆荷载运营状态对预应力箱梁桥疲劳损伤的影响研究

模拟分析预应力箱梁桥在不同运营密度状态下的应力时程曲线,采用雨流计数法获得结构的应力幅谱,在此基础上依据线性累积损伤理论得出不同运营密度状态下预应力箱梁桥的疲劳损伤度,继而提出了考虑运营车辆密度的线性积伤公式。研究表明:疲劳车辆模型和数量相同的情况下,高速行驶的车辆比一般行车速度的车辆对桥梁疲劳损伤大。考虑运营密度的影响下,当行车间距小于某中间值,行车间距越小、连续车流数量越少对桥梁的疲劳损伤越大。当行车间距大于桥梁计算跨径时,则无需考虑行车间距和连续车流量数目对疲劳损伤的影响。     

杨浦大桥钢箱梁疲劳应力监测及寿命分析

针对杨浦大桥钢箱梁,进行了疲劳应力的监测分析和疲劳寿命的预测研究.利用实桥布设的应变传感器获取应变时程数据,处理成应力时程数据后,结合雨滴计数法技术,得到日应力谱,并通过相关统计分析得到了标准日应力谱.利用标准日应力谱数据和相关疲劳规范,研究了杨浦大桥钢箱梁的疲劳寿命等问题.研究结果表明,由于车辆荷栽谱或有限元模型均存在大量的假定简化,利用记录的应变(应力)时程数据进行疲劳寿命评估,为准确可靠的研究方法;主梁最容易发生疲劳破坏的部位是各个构造细部,因为在构造细部处往往会产生应力集中,使该处应力远高于构件其他部位;根据相关疲劳规范,杨浦大桥钢箱梁角焊缝具有良好的抗疲劳性能,不会由于疲劳受力而破坏.     

水泥混凝土路面疲劳温度应力的计算

本文根据我国各地太阳辐射的规律以有文献５中的太阳辐射量与混凝土路面的温度梯度的回归关系式，分析了各地日最大温度应力的年变化规律和年最大温度应力的分布规律；按照混凝土路面疲劳消耗等效的原则和新混凝土疲劳方程，将复杂多变的混凝土路面温度应力等效地换算成单一的疲劳温度应力系数与最大温度应力相乘的疲劳温度应力，并对各地的疲劳温度应力系数进行回归显式化。从而使考虑混凝土路面温度应力的疲劳消耗影响极为方便。