用概率断裂力学对车轴进行可靠性分析

介绍用概率断裂力学对新干线铁道车辆车轴进行的可靠性分析计算结果，通过一系列的计算确定了各种因素对车轴故障概率的影响。     

基于扩展有限元法的三维裂纹前缘应力强度因子计算方法

为了准确快速获取含缺陷结构材料裂纹前缘的SIF,本文基于扩展有限元法,分别从收敛性、计算精度以及网格尺寸对计算结果的影响角度出发,通过标准CT试样获取三维裂纹前缘SIF,并与传统的围道积分法和公式解析解的计算结果对比分析,得出基于扩展有限元法所获取的三维裂纹前缘SIF变化规律.结果表明:随着网格尺寸的增加,扩展有限元法...     

基于断裂力学分析桥梁结构极限承载力

采用断裂力学方法,通过比较不同的宏观断裂力学模型,得出适合混凝土有限元分析的模型——裂纹带模型。基于该模型,编制有限元结构分析程序——桥梁结构承载力分析系统,计算试验梁的极限承载力,并将计算结果与试验数据相比较,验证本程序计算结果基本准确可靠,同时,与采用现行公路桥涵设计规范计算的该试验梁承载力相比较,证明现行公路桥涵设计规范在计算桥梁结构承载力时,安全储备较高。     

滑动带贯通破坏机制的研究

滑坡发育机制的核心是滑动带在压剪荷载作用下的断裂扩展。将土质滑坡滑动带贯通过程分为初始裂纹、裂纹扩展、裂纹后缘闭合三个阶段。对滑坡破坏模型运用断裂力学、极限平衡理论,建立了滑坡破坏机制的力学分析方法。通过三峡库区故陵滑坡计算实例,证明了计算方法的可行性。     

钢桥面板与纵肋焊缝疲劳评估及裂纹扩展研究

为研究正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接焊缝的裂纹扩展特性并建立相应的疲劳寿命评估方法,考虑裂纹扩展模拟方法以及材料特性等因素对于裂纹扩展过程与疲劳寿命预测的影响,以某长江公路大桥重载交通钢桥面板为研究对象,进行了疲劳模型试验和理论研究. 综合运用疲劳试验与断裂力学数值模拟研究起始于焊根位置裂纹的疲劳寿命评估问题,探明了疲劳裂纹的扩展特性. 研究结果表明:基于常幅疲劳加载的寿命预测结果与试验实测值间的相对误差小于10%,且预测结果偏于安全;裂纹扩展路径及裂纹面空间形态等扩展特性与疲劳试验相吻合;裂纹扩展模拟方法、扩展角计算准则、材料特性和初始裂纹深度是疲劳寿命预测的关键影响因素;起始于焊根的疲劳裂纹属于Ⅰ型主导的复合型裂纹,疲劳寿命评估应考虑Ⅱ型与Ⅲ型裂纹的影响;裂纹面呈现出典型的空间曲面特征,其深度与长度之比介于0.20～0.63之间,最大扩展角为12.7°;疲劳寿命评估结果对于初始裂纹深度取值较为敏感,应结合工程实际确定合理取值.      

复杂缓倾角岩体边坡的三维稳定性分析

为了建立复杂缓倾岩体边坡的三维稳定性分析方法,以含有层面和多组结构面的缓倾角岩体边坡为研究对象,根据现场调查资料将缓倾角岩体边坡相邻岩块间的接触关系分为脱离、面接触和线接触3种模式,依据每种岩块接触方式构建相应的接触力学模型,明确岩块的受荷情况,基于材料力学以岩块的竖向位移和转角为中间变量建立3种接触情况下的层间荷载计算方法。根据各岩块受到的荷载,推算出岩块后部结构面处的拉应力、剪应力和扭矩计算式,再基于断裂力学方法获得了该结构面的第1,2和3型应力强度因子,进而获得结构面的联合应力强度因子计算表达式。将结构面的断裂韧度与联合应力强度因子的比值作为各岩块的稳定系数,通过比较该岩块稳定系数与1的大小关系判断各岩块是否稳定,并将该分析方法应用于綦江羊叉河缓倾角岩体边坡。研究结果表明：该方法计算获得的坡顶破坏位置与现场边坡已经开裂的位置基本一致,说明该方法基本可行;改变岩块后部结构面贯通段的长度和弹性模量,稳定系数变化幅度达分别为74.32%和16.45%,不考虑Z方向各列岩块的相互影响岩块的稳定系数将增大5.16%~11.72%;研究结果可为缓倾岩体边坡的防治提供初步的理论支撑。     

移动荷载下含纵横向双裂纹沥青路面复合断裂特性

为了研究移动荷载作用下沥青路面的复合开裂的变化规律,基于断裂力学及有限元数值模拟方法,考虑沥青面层材料的粘弹性,分别研究了移动荷载作用下不同双裂纹间距、不同反射裂纹深度对面层top-down（纵向）、基层反射（横向）裂纹应力强度因子的影响,探讨了其开裂扩展特性,评估了不同移动荷载状态下面层top-down裂纹的断裂疲劳寿命.结果表明:移动荷载作用下,面层top-down裂纹以Ⅱ型扩展为主,在单裂纹及双裂纹间距为0时,分别对应其扩展最严重与最轻微情形,但双裂纹间距及反射裂纹深度对其扩展影响较小;对于基层反射裂纹,当双裂纹间距为400 mm时,最易发生Ⅰ、Ⅱ型开裂扩展,随着反射裂纹深度的增加,扩展程度也逐渐增大;不同移动荷载状态下的top-down复合型裂纹断裂疲劳寿命长短顺序为:高速最长,次之静态、低速制动最短,制动情形下的疲劳寿命仅为高速情形下的20.4%.      

整体车轮踏面裂损的断裂力学疲劳抗力分析

在使用踏面制动的条件下，由于过度制动的结果，在踏面上形成“蟾蜍皮”状的热裂纹。该裂纹达到临界状态将导致车轮的破损，对行车安全构成威胁。本文借助于线弹性断裂力学理论。分析了在不同运用工况下轮辋及踏面裂纹的特点及扩展机理，并用疲劳抗力分析方法确定了周期性制动力作用下，不致使“蟾蜍皮”裂纹扩展的许用裂纹深度及相应的许用周向残余拉应力值，从而使按现行热变色方法而判废的车轮，经适当处理后能重新投入运用。     

焊接管节点的腐蚀疲劳——断裂力学法及数据处理

近海管节点通常在复杂的随机载荷作用下发生疲劳，由于预报这些管节点的累积损伤速是较困难的，因此采用实际的环境载荷历程进行了大量尺度管节点的疲劳裂纹扩展试验，从而获得了大量空气中和环境下的疲劳裂纹扩展数据。     

反射理裂缝产生和发展的机理

文中分析了旧水泥混凝土路面上沥青罩面层中反射裂缝产生的机理。包括温度型反射裂缝和荷载型反射裂缝，阐述了影响反射产生的各种因素，并从断理解力学的角度综述了反和射裂缝的纵向、横向扩展的模式及其路面的破坏。