普速铁路钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生研究和检验

以普速铁路京九线不同曲线半径为研究对象,建立车辆-轨道动力学模型、磨耗和裂纹萌生预测模型;计算60N廓形在不同曲线半径条件下的轮轨接触状态,预测了不同曲线条件下磨耗发展率、裂纹萌生位置与寿命,并与京九线现场观测结果进行对比验证.研究结果表明:随着疲劳损伤的累积,不同曲线半径下钢轨的阶段磨耗发展率呈下降的趋势,其中曲线半径小(600 m)的磨耗发展率降低最快,随着曲线半径的增大,平均磨耗发展率降低趋势减缓;不同曲线半径下钢轨裂纹萌生位置均在钢轨表面以下1~3 mm处,横向位置在距离轨顶中心15~20 mm范围内,曲线半径600 m外轨裂纹萌生寿命大约为2.64×10^5次,内轨裂纹萌生寿命约为4.86×10^5次,与现场观测较为符合.     

强受力甲板机械环氧垫块实际应用

甲板机械底脚配装的垫块尺寸变大,不仅提高设备安装的工艺要求,而且增加重量。采用环氧浇注垫块可显著提高安装的工艺效果,免除设备底座的精加工要求,降低垫块重量。以铺管船弃置与回收(Abandonment and Recovery, AR)绞车环氧垫块为例,介绍强受力甲板机械环氧垫块的应用分析及在环氧强度计算中强度不符的优化方法。     

基于KENTRACK的铁路沥青混凝土底砟层疲劳特性评价

重复动载疲劳损伤是沥青混凝土底砟层的破坏形式之一。本文建立了沥青混凝土底砟层的三维有限元分析模型,分析其在列车荷载作用下的受力变形特性。采用KENTRACK设计方法分析了沥青混凝土底砟层的疲劳寿命。结果表明:沥青混凝土底砟层等厚度替代基床表层的路基结构形式在列车荷载作用下基床表层的竖向动变形和振动加速度明显减小;沥青混凝土底砟层的层底拉应变在10×10^-6~90×10^-6,处于较低水平;沥青混凝土底砟层具有良好的疲劳耐久性,可用于工程实践。     

基于概率密度演化的斜拉索多级变幅时变疲劳可靠度分析

拉索是斜拉桥的主要受力构件,在车辆、风等交变荷载作用下易发生多级变幅疲劳损伤,而经典可靠度方法预测多级变幅时变疲劳可靠度难度大且计算效率低。针对这一问题,提出一种高效的多级变幅斜拉索时变疲劳可靠度预测方法。基于Miner累积损伤理论,建立同时考虑荷载和材料随机性的变幅疲劳损伤概率演化模型;构建应力幅出现频率指标,解决多级变幅疲劳损伤演化过程中偏微分方程难以确定问题,通过概率密度演化方法精确计算多级变幅时变疲劳可靠度,并采用五级变幅材料试验数据和某桥梁斜拉索的模拟数据验证所提方法的可行性。结果表明:所提方法的计算效率远高于蒙特卡洛方法;在小概率失效时,其计算精度高于蒙特卡洛方法。     

考虑结构面黏聚力损伤变化的洞室块体稳定分析

为研究隧道开挖过程中临空面块体的稳定情况,进一步探究在其结构面具有胶结强度情况下块体的稳定性,运用黏聚力模型模拟具有填充和胶结的结构面的抗拉强度和黏聚强度,以及相应的滑移和脱开行为。选取甘肃北山某典型花岗岩研究区域搜索出的块体,以及获得的结构面参数区间,分4种方案研究块体的稳定性,同时考虑初始地应力、开挖诱导的二次地应力等因素的影响。方案1赋予抗拉强度和黏聚强度一个很小的数值,从而可以分析块体仅受结构面摩擦应力影响下的稳定性;方案2、3、4分别考虑不同位置的块体可能的失稳情况,通过调整不同块体结构面的抗拉强度和黏聚强度,分析块体稳定性。分析结果表明： 黏聚力模型能较好地模拟具有填充和胶结的结构面的抗拉强度和黏聚强度,并且能模拟结构面的滑移和脱开行为,可作为块体稳定性分析计算的工具;此外,也为模拟胶结结构面损伤随时间的渐进性发展提供一个新思路。     

深水钻井平台-隔水管系统波激疲劳分析

平台运动是深水钻井隔水管系统波激疲劳的主要来源之一。传统的隔水管波激疲劳分析不考虑或简化钻井平台运动,为了更精确地评估隔水管系统波激疲劳损伤,建立了深水钻井平台-隔水管耦合系统动力学模型及波激疲劳损伤评估方法,开展了动力定位和锚泊定位模式下的隔水管系统动力学响应及疲劳损伤分析,深入揭示深水钻井隔水管系统波激疲劳动力学特性。结果表明,两种定位模式下的平台-隔水管系统受波浪载荷的影响,在常规波浪频率范围内发生波频振动,锚泊定位模式下的平台-隔水管系统还呈现一定的低频特性;两种定位系统下的深水钻井隔水管系统疲劳损伤最大值均发生在隔水管系统顶部,锚泊定位模式下的隔水管系统波激疲劳损伤变异系数较大,动力定位系统下的隔水管系统波激疲劳损伤较大。     

高强铝合金加筋薄壁梁板元相互作用研究

本文进行了某典型高强铝合金加筋薄壁梁的弯剪承载特性研究。依据工程要求设计了三种缩尺试验模型:横向加筋薄壁梁、附加纵向止裂筋薄壁梁和腹板开口补强薄壁梁。静力加载试验表明:(1)试验件破坏均由受压翼缘的局部屈曲破坏导致,但是不同试验件的屈曲翼缘弯曲变形方向不同;(2)处于腹板受拉区的纵向止裂筋不影响结构承载特性;(3)特别地,试验发现跨中腹板开口补强引起了相邻梁段屈曲翼缘承载力显著提升,目前普遍认为横向加强筋隔开的板元之间无相互作用,因此可以认为这是一种新的板元承载力相互作用。进而,基于被试验验证的有限元模型进行了材料屈曲强度的参数化分析,并证实材料屈服强度越高,板元相互作用引起的屈曲翼缘的承载力变化幅度越大。     

弹振对超大型集装箱船疲劳强度的影响

超大型集装箱船在波浪激励下产生的弹振响应使得其疲劳强度问题十分突出。基于三维水弹性理论,结合有限元分析方法计算分析目标船典型节点的应力响应特性。采用双峰谱密度函数的疲劳损伤谱分析理论评估目标船的疲劳强度,通过与刚体理论下的计算结果相对比来分析弹振对目标船的影响。研究结果表明,相比于刚体理论计算结果,考虑弹振效应时目标船的疲劳寿命会极大地降低,甚至可达50%以上。     

试样厚度对船用钢疲劳裂纹扩展速率影响的试验

为研究试样厚度对船用钢疲劳裂纹扩展速率的影响,设计并实施两组不同厚度的紧凑拉伸试样进行疲劳裂纹扩展速率试验,同时建立了三维疲劳裂纹扩展有限元模型,分别基于线弹性理论和弹塑性理论对应力强度因子进行了计算,并分析了试样厚度对裂纹扩展速率的影响。试验与计算结果的综合分析表明：相同应力水平下,薄试样裂纹尖端的塑性区明显大于厚试样,且裂纹尖端应力强度因子值大于理论经验计算结果可达23.25%,因此,在材料裂纹扩展速率试验前,特别是试样厚度尺寸较小时,应充分考虑试样的厚度效应,参考基于弹塑性理论计算得到的应力强度因子结果,同时有必要针对当前试样及材料进行专门的裂纹扩展速率试验,以得到准确裂纹扩展参数结果。     

10CrNi3MoV船用钢热冲压成形表层渐变微观结构与抗冲击性能

采用电子显微镜（SEM）、力学性能测试等手段,分析了10CrNi3MoV船用钢热冲压成形前后微观结构变化,及热冲压成形后材料表层渐变微观结构和里层马氏体结构产生原因与变化规律。研究表明,在热冲压成形过程中,10CrNi3MoV船用钢受急剧的冷热交互作用及高温氧化脱碳等的影响,其表层由里到表依次形成以完全马氏体、马氏体与铁素体的混合组织、铁素体组成的渐变微观结构,里层则形成以均匀的板条状的马氏体组织为主的微观结构。10CrNi3MoV船用钢热冲压成形后其表层渐变微观结构,能有效的降低结构的峰值冲击力,保证了内层强度大的马氏体材料不至于过早失效,而材料较平缓的结构峰值力及逐层失效的特点性,使热冲压成形后的成形件保持较高的吸能能力和抗冲击性能。