Numerical simulation of fatigue crack propagation under biaxial tensile loadings with phase differences

Fatigue crack propagation under the biaxial tensile loading, which loading directions are normal and parallel to the initial crack position, is highlighted in this study. Most of in-service structures and vessels are subjected to many types of loading. Generally, these loadings have different axial components with different phases. However, the structural integrities of structures and vessels are evaluated according to design codes based on theoretical and experimental investigations under a uniaxial loading condition. Most of these codes are based on the S–N curves approach. An approach that does not use S–N curves has been favored by researchers, with the fracture mechanics approach preferred for evaluating the fatigue life of structures. An advanced fracture mechanics approach was developed based on the Re-tensile Plastic zone Generating (RPG) stress criterion for fatigue crack propagation. In this study, fatigue crack propagation tests under biaxial loading with six different phase and loading conditions are performed and the effect of the phase difference under biaxial loading is evaluated. A numerical simulation method of fatigue crack propagation based on the RPG stress criterion under different biaxial loading phase conditions is presented and compared to measured data.     

在随机载荷作用下用断裂力学法估算潜艇耐压壳体的疲劳寿命和裂纹尺寸

潜艇在上浮下潜的过程中承受着反复作用的由外部水压力所产生的随机载荷,耐压壳体面临着疲劳破坏。本文引入了潜艇的疲劳载荷谱,模拟了潜艇随机载荷历程,并对一次载荷历程估算了疲劳寿命;同时模拟了100次载荷历程,分别对疲劳寿命和裂纹尺寸进行了统计,结果表明裂纹的疲劳寿命符合威布尔分布,裂纹扩展尺寸服从对数正态分布。该结论与目前疲劳可靠性分析中使用的对数正态分布模型和威布尔分布模型相一致。     

SiC颗粒增强铝基复合材料细观损伤的温度效应

SiC颗粒增强铝基复合材料的宏观力学行为与其微观损伤机理密切相关，随温度的升高，材料力学性能明显下降，SiCD／A356复合材料表现出不同的细观损伤机理．文中对真空双搅拌方法制备的质量分数为20％的SiC颗粒增强铝基复合材料在室温和高温下的细观损伤机制进行了研究，在试样断口上，通过扫描电镜观察到了不同的裂纹萌生和扩展机制，根据不同温度下表现出的不同失效方法，归纳出了复合材料细观损伤的温度效应曲线．研究表明，在室温下复合材料的裂纹萌生以基体撕裂和颗粒断裂为主，高温下其裂纹萌生机制以颗粒脱离和基体撕裂为主．     

φ840D货车车轮辐板孔疲劳裂纹扩展特性研究

针对目前840D货车车轮辐板孔裂纹故障增多及其可能带来的隐患,本文首先采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力和制动热应力,其次根据线弹性断裂力学理论研究了辐板孔边裂纹的应力强度因子,最后结合Forman疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,得到不同运用工况下辐板孔裂纹扩展的基本特性及规律,从而分析出了导致裂纹扩展的载荷条件。分析结果表明:辐板孔裂纹是典型的疲劳裂纹,是由萌生于辐板孔内侧的微细裂纹逐渐扩展而来的,它是由热负荷和机械载荷的综合效应造成的。单纯的机械载荷不会直接导致孔边裂纹的萌生和扩展;坡道制动与机械载荷的叠加才是导致辐板孔裂纹萌生与扩展的最主要的载荷工况。这对预防车轮疲劳失效、优化车轮设计,保障行车安全,具有重要意义。     

基于最大裂纹张口位移计算应力强度因子的方法研究

文章提出了基于最大裂纹张口位移计算I型应力强度因子的新方法,该方法适用于复合载荷(均匀拉伸和纯弯曲载荷组合)作用下的具有半椭圆表面裂纹的有限平板模型。首先,理论推导了具有埋藏裂纹的无限大平板受均匀拉伸载荷作用时应力强度因子与裂纹最大张口位移的对应关系,再应用有限元数值模拟技术,考虑了表面效应、模型尺寸效应及载荷形式的影响,然后基于有限元模拟结果,根据多元多次最小二乘法原理拟合出对应修正系数表达式,最终建立了复合载荷作用下有限平板裂纹尖端应力强度因子与最大张口位移的函数关系,实现了由容易获得的最大裂纹张口位移确定应力强度因子的方法。该方法避免了对裂纹尖端的应力场、位移场的分析,为实际应用中应力强度因子的获得提供了新的方法。     

浮桥固定时锚纲长度计算及安全性评估

浮桥进行投锚固定时,锚纲放出长度依据经验获得,使得投锚长度出现过长或过短现象,给浮桥的架设和使用安全产生危害。针对上述问题,根据悬链线理论对锚纲进行受力分析,将锚纲长度分解为悬链长度和卧链长度,进而得到一种计算锚纲长度的方法,并对其进行了安全性评估。     

欠发达国家坐标系统及平面控制有关问题探讨

结合近几年在部分欠发达国家的工程案例, 全面回顾了以往国外项目在坐标系统及平面控制测量中存在的问题,针对性提出了在困难情况下建立平面控制网的方法及国际相关技术进展, 最后详细对相关技术环节进行了较深入的探讨,旨在为工程设计和工程测量的技术人员提供参考和借鉴。     

千米级混合梁斜拉桥无应力索长及几何线形控制

针对千米级混合梁斜拉桥施工期结构受力特点及制造加工和安装阶段面临的主要问题,基于几何控制理论,以主跨926 m的鄂东长江公路大桥为依托,研究斜拉索无应力长度及主梁几何线形控制方法。结果表明:以理想成桥线形、索力为目标,通过对制造及安装阶段全过程无应力状态量的调整,安装阶段将无应力线形、无应力索长的控制转换成夹角、引伸量的控制,该方法易规避不良施工效应、施工误差,高效快捷、精度高,同时能降低环境带来的不良影响。施工实践表明实测数据与理论计算吻合很好,证实了该方法的有效性和可靠性。     

拱架现浇钢筋混凝土拱圈浇筑长度研究

分析了拱圈混凝土浇筑过程中拱架的变形规律,提出了以拱架变形量确定拱圈混凝土浇筑长度的新方法,推导了相应的计算公式,得到了在忽略同一环先期浇筑混凝土刚度影响时,整环混凝土浇筑完成后拱架变形是一个常数的结论.基于拱架挠度影响线,应用ANSYS的APDL语言编制了拱架现浇钢筋混凝土拱圈浇筑长度和变形计算程序.该程序能根据指定的变形条件,自动计算出每段混凝土的浇筑长度.算例结果表明:当以拱架变形量为控制目标时,应将每段混凝土浇筑时产生的拱架变形比例控制在0.5～0.6比较合理.     

Collision avoidance analysis for transition taper length

Transition taper length plays a vitally important role in work zone safety operations because too short a transition taper length will result in higher accident risks and too long a transition taper length could increase traffic delay. This paper evaluates transition taper length under various traffic conditions and road geometries using collision avoidance analysis. The longitudinal distances for lane changing and emergency stopping manoeuvres are respectively calculated using collision avoidance analysis. The higher value between the longitudinal lane changing distance and emergency stopping distance is considered as the expected transition taper length. The comparison of transition taper lengths from the collision avoidance analysis and current empirical transition taper formulae shows that the collision avoidance analysis has the capability of evaluating transition taper lengths. This paper also contributes to providing theoretical supports for these empirical formulae.