疲劳试验密封方式对气缸盖应力分布的影响

为对比密封方式对气缸盖疲劳试验结果的影响,对采用O型橡胶圈和气缸垫两种密封方式分别进行有限元分析和应力测量试验,得到了同一气缸盖采用这两种密封方式时的应力分布情况。结果表明,采用O型橡胶圈密封时,气缸盖的应力值大幅度降低,气缸盖疲劳试验结果较开放。     

预应力连续钢梁负弯矩区受力性能分析

为研究预应力连续钢梁负弯矩区受力性能,对开口截面三跨连续钢梁进行六点加载抗弯性能试验。利用有限元软件Ansys建立试验梁非线性分析模型模拟其抗弯过程,模型计算所得梁体挠度值和应力值与试验结果吻合良好,进而对负弯矩区进行进一步受力性能及影响因素分析。结果表明:试验梁处于弹性工作状态时,负弯矩区截面变形符合平截面假定;相较于普通连续钢梁,施加预应力使支座附近截面正应力明显减小;普通连续钢梁及预应力连续钢梁支座底板先达到屈服应力,随着荷载增加,梁体因挠度过大超过限值而不能继续承受更大荷载;当预应力不超过135kN时,合理增大预应力可提高预应力连续钢梁负弯矩区抗弯承载力;随着负弯矩区支座截面处钢束上调,支座附近顶板及底板正应力减小,顶板应力变化略明显,且越靠近支座位置减小值越大,顶板受拉段长度有所减小。     

混凝土公路桥梁墩身刚度及开裂对整体受力影响的有限元分析

以辽宁某混凝土公路桥梁为研究对象,对其墩身开裂影响整体受力的有限元进行了分析。结果表明,横隔板及腹板交接倒角处以及腹板内侧面和外侧面,都会有局部拉应力的出现,预应力损失值的不断增大,将会进一步扩大拉应力的范围,同时也将降低顶板压应力,但在这个过程中结构应力分布状态并不会出现明显的变化。如果底板损失值与顶板束损失值之间表现出一致性时,此时对比二者的挠度值可以发现后者的更大,也就是对主梁刚度降低而言,顶板束预应力损失具有更大的影响,竖向预应力损失不断增加对主梁刚度的影响较小。在下部结构刚度变化时,对上部结构竖向位移的影响较小。上部结构挠度受墩身刚度的影响较小,但对上部结构应力具有显著影响,因此适当将下部结构刚度减小,从而减小上部结构的不利弯矩。最后根据桥梁开裂情况,提出混凝土构件表面,采用表面涂抹治理、玻璃纤维布治理、充填治理、灌浆治理等方法治理开裂。     

箱梁顶板开洞引起应力集中的对比分析

以宁连高速公路淮安大桥为例,研究分析带孔工作的板单元有效宽度应力集中分布情况。运用有限元软件实体模拟并对比分析复杂应力状态下在箱梁顶板开洞其周边单元主拉应力的变化,对开凿洞口后的结构进行应力验算,并给出处理建议。     

箱梁横向预应力有效工作宽度分析

通过对沙口大桥主桥箱梁进行空间分析,表明当横向预应力筋间距在0.4~1.0m之间布置时,顶板应力分布均匀,且按板壳计算的箱梁顶板横向中点应力与按单板计算值的比值达到99%,折减在1%以内。     

考虑机械约束的气缸盖低周疲劳试验与寿命预测

以某柴油机气缸盖为研究对象，开展了气缸盖低周疲劳试验方法研究和仿真分析评估工作，用以评价气缸盖的低周疲劳寿命。在试验研究中，考虑螺栓预紧载荷，结合刚度匹配计算，使气缸盖在试验状态下的预紧状况与整机接近，在燃气热负荷试验台上对气缸盖开展了2 000次低周疲劳考核，经探伤未发现热裂纹。基于子模型分析技术，运用塑性应变能理论，计算了气缸盖火力面考察点的低周疲劳寿命，分析表明，寿命最低的考察点位于排气鼻梁区，其寿命为2 863次。试验和仿真结果均表明，该气缸盖满足低周疲劳寿命大于等于2 000次的设计要求，验证了气缸盖低周疲劳试验方法的合理性和有限元分析的准确性。     

铺装层温度效应对U肋与顶板构造疲劳损伤的影响

为研究50 mm厚EA10环氧沥青混凝土铺装层温度对正交异性钢桥面板U肋与顶板构造疲劳致损效应的影响,开展带沥青混凝土铺装层的正交异性钢桥面板足尺节段模型拟静力循环加载试验。分析不同铺装层温度下正交异性钢桥面板顶板的横向应变、挠度以及U肋与顶板构造的局部热点应力响应,在此基础上,对不同铺装层温度下U肋与顶板外侧焊趾疲劳损伤进行研究。结果表明:常温(25℃)条件下,采用沥青混凝土铺装层可降低钢桥面板顶板35.2%的横向应力和10.3%的局部挠度,以及U肋与顶板双面焊构造外侧顶板焊趾区域的应力幅值和疲劳损伤;随着沥青混凝土铺装层温度升高,顶板横向应力、挠度及U肋与顶板双面焊构造外侧顶板焊趾区域的应力幅值、疲劳损伤显著增大,高温(60℃)条件下该区域疲劳损伤度增幅可达41.5%。     

寒冷地区特大扁平钢箱梁温度及纵向应力分析

为指导寒冷地区钢箱梁桥的设计,以主跨436m的钢箱梁斜拉桥——辽河特大桥为研究对象,对其扁平钢箱梁进行了为期8个月的温度监测,采用对比分析、极值分析、概率统计等方法分析钢箱梁跨中截面温度及纵向应力日变化趋势、总体变化规律及温度对纵向应力的影响情况。结果表明:环境温度在20~45℃时,桥梁设计规范计算得到的钢箱梁顶板温度最大值小于实际监测值;钢箱梁连续24h温度变化服从正弦曲线分布,纵向应力每天前6h变化服从线性分布,后18h服从高斯曲线分布;24h内温度极值点时的温度效应为其它活荷载总效应的5.7~6.5倍;顶板冬季最冷月平均纵向应力相比夏季最热月低12~35 MPa,底板冬季最冷月平均纵向应力相比夏季低12~16 MPa。     

钢桥面板顶板-U肋焊接接头热点应力的精细有限元分析

针对正交异性钢桥面板顶板-U肋焊接接头突出的疲劳问题,以广东虎门二桥坭洲水道桥为例,基于国际焊接协会推荐的热点应力法,利用ANSYS有限元软件建立的参数化热点应力精细有限元分析模型,对顶板-U肋焊接接头热点应力受顶板厚度、熔透率、组装间隙等参数的影响进行了精细有限元分析,结果表明:顶板厚度由16 mm增加到18 mm,顶板焊趾、焊根热点应力降低约26%、28%;顶板厚度由16 mm减小到14 mm,顶板焊趾、焊根热点应力增加约38%、96%;肋板厚度由8 mm增加到10 mm,肋板焊趾、焊根热点应力降低约20%,而顶板焊趾、焊根热点应力略有增加;熔透率由60%增加到100%(全熔透),肋板焊趾、焊根热点应力降低约10%;熔透率为30%时,组装间隙由0.5 mm增加到3.5 mm,肋板焊趾、焊根热点应力增加约9%;焊趾高度由8 mm增加到10 mm或角度由40°变为30°,顶板焊趾热点应力降低约4%或11%。最后,结合一种新兴的U肋内焊技术,即将传统的顶板-U肋单面焊接接头发展为双面焊接头,通过扩展上述参数化热点应力精细有限元分析模型,对采用U肋内焊技术后的顶板-U肋焊接接头热点应力的变化及受熔透率、内焊趾高度、内焊趾角度等参数的影响进行了精细有限元分析,以为今后U肋内焊技术在正交异性钢桥面板结构的工程应用提供一些合理化建议。     

制造工艺对铝缸盖高周疲劳耐久性的影响

由于铸造工艺的缘故,导致气缸盖的材料高周疲劳特性分布不均匀。为了模拟制造工艺对铸件机械性能的影响,Ford汽车公司开发了虚拟铝铸造工具。虚拟铝铸造的特点之一是能预测高周疲劳强度分布。由于残余应力对气缸盖的高周疲劳也起着重要作用,因此对残余应力也进行了模拟,并将其用于气缸盖的高周疲劳分析。采用ABAQUSTM软件对气缸盖总成、热应力和工作应力进行模拟。将工作应力与残余应力结合在一起,进行高周疲劳计算。采用FEMFATTM疲劳测试有限元分析软件进行高周疲劳分析。基于虚拟铝铸造模拟获得的局部材料特性,建立了用户定义的赫氏图。结果证明,利用在FEMFATTM软件中得到的局部特性分布,可显著提高气缸盖高周疲劳模拟结果的精确度。