腐蚀钢轨剩余疲劳寿命研究

钢轨表面始终与空气直接接触,在空气中各种腐蚀因素、轨道泄漏的杂散电流影响下很容易发生腐蚀.钢轨受到腐蚀会加剧其应力伤损,使钢轨强度和结构稳定性都受到不利影响,甚至危及线路运营安全.分析钢轨腐蚀机理,揭示钢轨自然腐蚀及杂散电流腐蚀的本质,采用疲劳寿命预测软件,研究腐蚀钢轨剩余疲劳寿命的有关问题.在此基础上,建立带有腐蚀伤损的在役钢轨剩余寿命分析模型,进行应力疲劳试验和破坏疲劳试验验证模型准确性,并利用模型分析底部腐蚀量、纵向腐蚀长度、轴重、表面粗糙度等因素对腐蚀钢轨剩余疲劳寿命的影响.     

桥梁缆索钢丝疲劳性能影响因素试验

为研究桥梁缆索钢丝的疲劳与腐蚀疲劳性能，采用不同强度等级新钢丝、服役7年的斜拉桥拉索钢丝和人工加速腐蚀钢丝开展了缆索钢丝疲劳与腐蚀疲劳试验；根据典型疲劳断口宏观形貌特征，探究了缆索钢丝的疲劳断裂机制；采用威布尔分布函数拟合了缆索钢丝的应力-疲劳寿命曲线，对比了不同钢丝应力-疲劳寿命曲线的差异，揭示了强度等级、应力比、腐蚀损伤和腐蚀疲劳损伤4个关键因素对缆索钢丝抗疲劳性能的影响规律，并建议了相应的疲劳强度曲线。试验结果表明：钢丝未发生腐蚀时抗疲劳性能良好，随着强度等级的提高，缆索钢丝的疲劳强度显著增大，对应的疲劳极限也逐渐上升；缆索钢丝的疲劳强度随应力比的增大而显著减小；腐蚀和腐蚀疲劳损伤均会大幅降低缆索钢丝的疲劳强度，腐蚀疲劳损伤对缆索钢丝剩余疲劳寿命的影响大于单一腐蚀损伤；新钢丝的疲劳裂纹起源于表面划痕或材料不均匀处，对于带腐蚀和腐蚀疲劳损伤的钢丝，蚀坑处存在显著的应力集中，疲劳裂纹源形成于钢丝表面蚀坑处，多源裂纹萌生与裂纹不规则扩展的几率增大；桥梁缆索抗疲劳设计与安全评估时应综合考虑钢丝强度等级、应力比、腐蚀和腐蚀疲劳损伤的影响，试验采用国内桥梁缆索广泛使用的钢丝，得到的疲劳强度可...     

基于临界域法的桥梁钢丝腐蚀疲劳寿命

为评估桥梁钢丝服役期间的腐蚀疲劳性能,采用临界域法,根据钢丝腐蚀坑局部应力梯度求解临界距离.采用精细有限元法,建立了钢丝腐蚀疲劳寿命预测模型;通过圆形、三角形和含切口的三角形3种形状腐蚀坑钢丝的疲劳试验,获得了它们的疲劳寿命,并与疲劳寿命的预测结果进行比较.研究结果表明:轴向应力分布决定钢丝的疲劳强度;临界距离随应力集中效应增强而减小;腐蚀钢丝的剩余寿命可根据应力集中系数评估,应力集中系数大于3的腐蚀钢丝应考虑更换.      

腐蚀-疲劳荷载耦合作用下桥梁拉索高强钢丝自漏磁信号变化规律

为增强桥梁拉索高强钢丝漏磁检测的实用性,开展了腐蚀、应力单一因素作用试验与预腐蚀-疲劳-腐蚀、预疲劳-腐蚀-疲劳三阶段交互作用试验,阐述了腐蚀-疲劳耦合作用对自漏磁信号的影响机制。研究结果表明：腐蚀区域的自漏磁信号极值随腐蚀时间的增加而增加,且变化特征越发明显,腐蚀缺陷引起的异常自漏磁信号最大变化可达50 000 nT;随着疲劳加载循环次数的增加,无锈蚀高强钢丝自漏磁信号整体呈现先增加后稳定的趋势,当疲劳加载循环次数大于10 000时,磁场强度的增加速率降低且趋于平缓;预腐蚀后施加的交变应力场会削弱腐蚀缺陷引起的自漏磁信号,再次腐蚀后的磁场信号变化与预腐蚀程度有关,预腐蚀9 h后施加疲劳荷载,之后再腐蚀3 h,与单一腐蚀12 h相比,自漏磁信号强度削弱了32%;施加预疲劳交变应力场可强化磁场,导致腐蚀后自漏磁信号极值增加,当预疲劳加载循环次数从1 000增加至100 000时,自漏磁信号强度增大了30%。由此可见,早期腐蚀引起的高强钢丝异常自漏磁信号可被疲劳作用掩盖,考虑单一腐蚀与应力变化难以反映高强钢丝自漏磁检测效果,需综合考虑腐蚀-疲劳的耦合效应,以获得桥梁拉索高强钢丝自漏磁信号变...     

相关腐蚀与疲劳及维修对船体可靠性的影响

将腐蚀和疲劳作为非正态相关变量来处理，真实合理地反映了疲劳腐蚀间紧密的内部关联．采用渐进崩溃法计算船体总纵极限强度，将响应面法与传统可靠性计算方法相结合来进行船体总纵极限强度可靠性分析．利用Nataf转化原理获得随机变量当量正态化后新的相关因子．船舶维修对于可靠性的影响通过三种维修决策来实现：无修理，少量修理，更新．对一艘万吨散货船应用该方法进行了分析计算．通过与常规线性叠加方法比较表明，采用相关原理处理疲劳腐蚀间的相互作用是一个合理、有效且实用的方法．     

PC梁中腐蚀钢绞线的疲劳断裂特征分析

文章借助试验对预应力梁中腐蚀钢绞线的疲劳断裂特征展开研究,通过观察腐蚀钢绞线钢丝断口形貌,分析了疲劳断裂机理和断口形态形成机理,具有一定的实用价值。     

表面强化对冷作模具用钢冲击疲劳特性的影响

研究了经淬火回火和既经淬火回火又经不同工艺气体氮碳共渗而获得了不同渗层厚度和不同组织的重负荷冷作用模具用钢Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２钢试样的多冲击疲劳特性，研究结果表明，只有渗层厚度和组织适合，脆性较低的试样，且在只有低冲击能量下，才具有比未经共渗的试样高的多次冲击疲劳寿命。     

带状组织对硫化物应力腐蚀的影响研究

用两种试验方法研究了存在带状组织和带状组织的硫化物应力腐蚀开裂。结果表明：组织中存在与施加应力方向平行的带状组织，则起到阻碍裂纹扩展的作用，提高了硫化物应力腐蚀开裂抗力。     

地铁转向架制动风管表面横向裂纹分析

某地铁公司在检修时发现某转向架制动风管断裂,作者采用宏观分析、元素分析、微观分析等手段对该制动风管进行分析,结果表明该制动风管裂纹件表面局部有沿晶腐蚀凹坑及腐蚀裂纹,并承受有一定的装配应力,这是其产生应力腐蚀疲劳裂纹的主要原因。     

车轮铸钢材料热循环表面氧化特征分析

研究了车轮铸钢在不同温度幅下热疲劳损伤表面及次表层行为。研究发现,表面氧化及剥落现象和氧化物的开裂随循环上限温度的增高而愈加严重;次表层损伤以裂纹为主,附带一些蚀坑。其损伤机理是由于氧化脱碳使铁素体区形成腐蚀坑,腐蚀坑的连接形成微裂纹,热疲劳主裂纹优先通过铁素体区氧化腐蚀坑而向前扩展。     

FRP加固已腐蚀混凝土梁的抗疲劳耐久性研究

介绍了碳纤维布（CFRP）加固腐蚀钢筋混凝土的梁静载和疲劳试验过程,探讨了加固方式和纤维布性能对疲劳寿命的影响。试验对象为6根FRP加固腐蚀梁、1根腐蚀未加固梁和1根标准梁（未腐蚀未加固）;加固方式分别是CFRP缠绕加固梁和FRP在梁底抗弯加固且缠绕纤维布;试验过程中3根梁作静载试验,5根梁作疲劳试验。试验结果表明：FRP加固腐蚀梁的静载极限承载力比标准梁提高37％～38％;加固腐蚀梁的疲劳寿命是未加固梁的2～6倍,但低于标准梁。     

考虑疲劳与腐蚀影响的船体梁时变可靠性分析

定量考虑船体疲劳裂纹扩展和环境腐蚀对船体梁承载能力的双重衰减因素的影响,对船体梁的时变可靠性进行了分析,列出了时变可靠性分析公式并编制了相应的计算程序,以一般大型油船的结构可靠性为例,表明疲劳裂纹和环境腐蚀在第二个特检年（１０a)之后对船体梁承载能力有显著的影响,此时开展详细的船体结构检查对保证船舶营运的安全性具有重要的意义。     

超声冲击对镁合金焊接接头疲劳性能的研究现状

概述了镁合金及镁合金焊接接头疲劳性能国内外研究现状,指出了目前镁合金焊接接头疲劳性能研究存在的问题与不足,最后分析了提高镁合金焊接接头疲劳性能和疲劳寿命的研究趋势.超声冲击方法不仅可以有效地降低焊接接头的应力集中系数,降低接头的残余拉伸应力,甚至在焊接接头表面造成残余压应力,还可以细化焊缝及其附近区域的显微组织,甚至达...     

基于热点应力法的矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳评估

为准确评估矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳性能, 引入热点应力法, 可通过平面杆系模型、空间杆系模型和三维实体模型计算节点焊趾处的热点应力幅, 并通过对52个节点疲劳试验数据回归分析, 拟合得到热点应力幅-循环次数曲线; 选取陕西黄延高速一座矩形钢管混凝土组合桁梁桥为典型案例进行节点疲劳评估, 并对原有节点设计方案的构造进行优化。研究结果表明: 相比于墩顶矩形钢管混凝土节点, 跨中矩形钢管节点热点应力幅更大, 为60.1 MPa, 发生在主管表面, 但是小于欧洲规范Eurcode中的容许疲劳强度71 MPa, 满足疲劳设计要求; 对跨中疲劳易损节点进行设计构造优化, 原设计矩形钢管节点变为矩形钢管混凝土节点后, 管内混凝土改变了节点局部刚度, 使相贯线焊趾处应力分布均匀, 支、主管表面热点应力幅平均降低25.1%, 对原设计节点进行焊缝后处理, 可有效消除焊接初始拉应力, 改善节点疲劳性能, 支、主管表面热点应力幅平均降低14.9%;采用空间杆系模型对优化后的跨中矩形钢管混凝土节点进行疲劳评估, 支、主管表面最大热点应力幅分别为58.9、54.1 MPa, 大于三维实体模型计算得到的支管和主管表面最大热点应力幅45.2、47.1 MPa, 空间杆系模型计算结果偏保守, 且无法像三维实体模型一样准确计算不同热点位置的疲劳效应, 也无法准确判断疲劳开裂起始位置。      

船用主柴油机失效排气门检测与分析

观察了某远洋轮主柴油机失效排气门的显微组织和裂纹形态,检测了气门材料和腐蚀产物的成分,认为燃烧产物中的硫和钒的氧化物对气门密封面的腐蚀,是导致该气门产生裂纹的主要原因;高温燃气冲刷及冲击负荷的作用,加速了该气门的失效,其过程是由沿晶界龟裂,然后以此为裂源而引起的疲劳扩展.     

滚压和热处理对中碳钢电刷镀试件疲劳寿命的影响

对中碳钢电刷镀镍试件进行了滚压和热处理试验，经过成组疲劳对比试验，发现滚压在一定程度上能提高电刷镀镍试件的疲劳寿命；而回火热处理对电刷镀镍试件疲劳寿命影响不大。此外实验证明氢脆并不是影响电刷镀试件疲劳寿命的主要原因。     

高速列车车体铝合金抗应力腐蚀性能

为了确定高速列车常用5、6、7系列铝合金部件的安全可靠性,采用恒载荷方法和恒位移方法研究了其应力腐蚀开裂敏感性,对试样进行机械切口并预制疲劳裂纹,在施力点施加恒定载荷或恒位移后进行腐蚀试验.通过相同加载对比实验发现: 3种系列铝合金中, 7N01P-T4临界应力强度因子值低于11.238 MPa·m1/2,应力极限值低于224.3 MPa,抗应力腐蚀性能比5083P-H111、6005A-T6差,但均满足使用要求;应力腐蚀阴极反应而导致的氢脆在裂纹源区附近呈现典型的应力腐蚀特征,在疲劳区附近表现氢致开裂特征,与实际断口上直线沟槽分布状况相符.      

斜拉桥钢桥面板顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群数字疲劳试验

为研究多场耦合作用下斜拉桥钢桥面板疲劳裂纹的扩展机理，建立了跨尺度斜拉桥全桥数字疲劳试验模型；通过模拟顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处多道焊缝的焊接全过程，将焊接残余应力引入数字疲劳试验模型中；基于扩展有限元法，在多场耦合作用下对顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处典型疲劳裂纹进行扩展机理的数字断裂参数分析与扩展行为的数字疲劳试验。研究结果表明:在顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处存在较大的残余拉应力，其最大值接近钢材的屈服强度，焊接残余应力对钢桥面板疲劳性能的影响不可忽略；后续焊缝会影响已有焊缝区域的应力场分布，在分析计算多道焊缝影响区域的焊接残余应力场时，需模拟多道焊缝的焊接全过程；在恒载应力场、活载应力场和焊接残余应力场的多场耦合作用下，按复合型裂纹扩展的工程准则，顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处4种典型疲劳裂纹的最大等效应力强度因子幅均大于疲劳裂纹扩展阈值，均将在疲劳循环荷载作用下发生疲劳扩展；在多场耦合作用下，过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊趾处疲劳裂纹和U肋侧焊趾处疲劳裂纹均为以Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹，Ⅱ型和Ⅲ型裂纹的影响不容忽略；过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊根处疲劳裂纹和横隔板过焊孔边缘处疲劳裂纹均为Ⅰ型裂纹；建立的多场耦合作用下多尺度数字疲劳试验可为运营阶段大跨度桥梁钢桥面板疲劳裂纹的扩展提供分析与模拟方法。      

沥青路面冷再生混合料疲劳性能

通过劈裂拉伸和控制应力的方式对再生混合料的疲劳性能进行了室内试验研究，总结了疲劳方程和疲劳曲线，分析了温度对疲劳性能的影响，并与相似试验条件下一般水泥稳定类材料的疲劳规律进行了比较。结果表明，随温度降低再生混合料的疲劳阻抗提高了，同时其疲劳寿命对应力水平的敏感程度也有所增强，在高应力水平下其具有比一般水泥稳定类材料更为优越的疲劳性能。     

正交各向异性钢桥面板铺装的疲劳承载力试验研究

针对广东北江大桥钢桥面结构及铺装层设计情况，计算钢桥面板局部应力，实测获取桥梁载谱资料，并采用模拟桥面应力方法进行铺装与钢板结合件的疲劳试验，得出了铺装抗裂疲劳承载能力，北江桥采用改性沥青铺装是成功的，其抗裂疲劳使用寿命可达五年以上。